DE7930129U1 - Zwillingsheizkessel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizkesselanordnung, bestehend aus einer für flüssige oder gasförmige Brennstoffe bestimmten ersten Brennkammer, einer für feste Brennstoffe bestimmten zweiten Brennkammer, einer den Brennkammern zugeordneten, Anschlüsse für den Heizungsvorlauf und den Heizungsrücklauf aufweisenden Kesselwasserführung sowie zum Kaminanschluß bestimmten Rauchgaszügen.

Heizkesselanordnungen dieser Art sind bekannt und dienen dazu, die Abhängigkeit von einer bestimmten Brennstoffart zu verringern, indem sie sowohl mit Ul oder Gas als auch mit festen Brennstoffen, wie Koks und Kohle betrieben werden können.

Da ein Verbrennen von flüssigen und gasförmigen Brennstoffen einerseits und festen Brennstoffen andererseits in einer gemeinsamen Brennkammer keine wirtschaftliche Ausnutzung der unterschiedlichen Brennstoffe zuläßt und vor allem ein Brennstoffwechsel gewöhnlich eine aufwendige Zwischenreinigung erforderlich macht, ist man dazu übergegangen, sogenannte Zweistoffkessel zu verwenden, bei denen neben einer Brennkammer für flüssige und gasförmige Brennstoffe eine separate Brennkammer für feste Brennstoffe vorgesehen ist. Beide Brennkammern sind dabei innerhalb eines gemeinsamen Kesselwasser-Mantelraumes angeordnet, und die diesen beiden Brennkammern zugeordneten Rauchgaskanäle sind entweder unmittelbar nach den Brennkammern oder in einem Rauchgassairanelkasten zusammengeführt, der über einen Rauchgasstutzen mit.dem Kamin zu verbinden ist.

Nachteilig bei den bekannten Zwei stoff kesseln dieser und ähnlicher Art ist vor allem, daß aufgrund der unterschiedlichen Charakteristiken der verschiedenen Brennstoffe,der stark verschiedenen Rauchgasvoluminas und der unterschiedlichen Verbrennungsrückstände bei der Dimensionierung der Brennkammern und der Rauchgasführungen Kompromisse geschlossen werden müssen, die störende Leistungseinbußen zur Folge haben und insbesondere

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einen wirtschaftlichen Betrieb der Heizkesselanordnung mittels Festbrennstoffen verhindern, so daß der Festbrennstoffteil des Zweistoffkessels keine gleichwertige Alternative zura öl- oder gasbetriebenem Teil dieses Kessels bilden kann. Ferner entsteht bei solchen Zweistoffkesseln eine besondere Problematik dadurch, daß für das beim Betrieb mit Festbrennstoffen entstehende Rauchgasvolumen die Rauchgaskanäle bzw. der Rauchgasstutzen und der angeschlossene Kamin einen relativ großen Strömungsquerschnitt aufweisen müssen, der aber beim Betrieb des Kessels mit öl oder Gas nicht ausgefüllt werden kann. Die Folge davon ist, daß aufgrund des bezogen auf den Kaminquerschnitt zu geringen Rauchgasvolumens bei 01- oder Gasbetrieb der Kamin Kaltluft zieht, und damit zumindest die Gefahr besteht, daß an der Schornsteinkrone die geforderte Rauchgastemperatur von etwa 1O5°C nicht mehr erreicht werden kann. Besonders nachteilig ist in diesem Zusammenhang, daß durch Erreichen bzw. Unterschreiten des Taupunktes und die damit verbundenen Kondensationsvorgänge eine Durchnässung des Kamins eintritt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Heizkesselanordnung der eingangs definierten Art so auszubilden, daß unter Gewährleistung einer einfachen und unkomplizierten Bedienung «in optimaler Betrieb sowohl mit flüssigen und gasförmigen Brennstoffen als auch mit Festbrennstoffen möglich ist und eine hohe Lebensdauer der gesamten Heizungsanordnung sichergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß jede der beiden Brennkammern bezogen auf die geforderte Leistung unabhängig von der jeweils anderen Brennkammer in ihren Abmessungen optimiert und mit einem eigenen Kesselwasser-Mantelraum ausgestattet ist, daß diese Kesselwasser-Mantelräume unabhängig vom jeweiligen Betriebszustand der Brennkammern in Kaskade geschaltet sind, und daß die Rauchgaszüge der beiden. Brennkammern voneinander getrennt und zu separaten, unterschiedliche Querschnitte aufweisenden Rauchgasstutzen geführt sind.

Wesentlich für die Erfindung ist somit die unter gleichzeitiger Optimierung vorgesehene konsequente Trennung von Brennkammer- und Rauchgasbereichen verbunden mit einer über eine Kaskaden-

schaltung erreichten Kopplung der konstruktiv getrennt ausgeführten Kesselwasserbereiche. Eine unmittelbare Folge dieser erfindungsgemäßen Konzeption ist es, daß beim Übergang von einer Brennstoffart zur anderen Brennstoffart keine Ventile, Schieber und dergleichen betätigt werden müssen, das Auftreten von korrosionsverursachendem Schwitzwasser vermieden wird und das jeweils entstehende Rauchgasvolumen den optimalen Strömungsquerschnitt vorfindet, so daß bei allen verwendeten Brennstoffarten bestehende Vorschriften eingehalten und eventuelle Kaminschäden vermieden werden können.

Durch die Verwendung eines gemeinsamen, die beiden Brennkammereinheiten umgebenden Isoliergehäuses werden einerseits die AbstrahlungsVerluste minimiert und andererseits wird sichergestellt, daß die jeweils sich nicht in Betrieb befindende Brennkammereinheit auf einer Temperatur gehalten wird, die im Falle ihrer Inbetriebnahme die gefährliche Schwitzwasserbildung verhindert .

Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Heizkesselanordnung dergestalt, daß oberhalb der für flüssige oder gasförmige Brennstoffe bestimmten ersten Brennkammer ein temperaturgesteuerter Brauchwasserspeicher angeordnet und der neben diesem Brauchwasserspeicher und oberhalb der im Vergleich zur ersten Brennkammer eine größere Bauhöhe aufweisenden zweiten Brennkammer gelegene Raum als Aufnahmeraum für Armaturen, Leitungen, Pumpen und dergleichen verwendet ist.

Da bei einer im wesentlichen gleichen Heizleistung der beiden Brennkammereinheiten die für flüssige und gasförmige Brennstoffe bestimmte Brennkammer eine wesentlich geringere Bauhöhe aufweist als die für Festbrennstoffe bestimmte Brennkammer, kann ein ausreichend großer Brauchwasserspeicher unmittelbar oberhalb dieser Brennkammer angeordnet werden, wobei sich dann neben diesem Brauchwasserspeicher und oberhalb der für Festbrennstoffe bestimmten Brennkammer ein Freiraum ergibt, in dem in besonders

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vorteilhafter Weise die für die Gesamtanordnung benötigten Zusatzorgane untergebracht werden können, so daß sich insgesamt eine kompakte und günstig zu isolierende sowie hinsichtlich erforderlicher Montage- und Wartungsarbeiten vorteilhafte räumliche Gesamtanordnung ergibt.

Die von den beiden Kesselwasser-Mantelräumen kommenden Teil-Vorläufe sind vorzugsweise in einem Vorlaufbehälter zusamnu^igeführt, der im Aufnahmeraum oberhalb der für feste Brennstoffe bestimmten Brennkammer angeordnet ist. In diesen Vorlaufbehälter, aus dem auch der temperaturgesteuerte Brauchwasserspeicher über eine Ladepumpe gespeist wird, ist vorzugsweise eine thermische Ablaufsicherung integriert, die erforderlich ist, um bei Betrieb der Heizkesselanordnung mit Festbrennstoffen die notwendige Sicherheit auch dann zu gewährleisten, wenn bei hoher Heizleistung nur eine relativ geringe Wärmeabnahme erfolgt, wie dies häufig in den Übergangszeiten im Herbst und Frühjahr der Fall ist.

Die Kesselwasser-Mantelräume der beiden Brennkammern können in Reihe zwischen Vor- und Rücklaufanschluß der Heizkesselanordnung geschaltet sein; aber es ist prinzipiell in gleicher Weise möglich, eine Parallelschaltung vorzusehen. Wesentlich ist in beiden Fällen, daß das im Kesselwasser-Mantelraum einer der beiden Brennkammern erwärmte Wasser im Rücklauf durch den Kesselwasser-Mantelraum der jeweils anderen Brennkammer geleitet wird und damit die sich nicht im Betrieb befindende Brennkammer auf einer Temperatur gehalten wird, die bei Umschaltung das Auftreten von Schwitzwasserbildung zumindest weitestgehend verhindert.

Die Umschaltung von Feststoffbetrieb auf öl- oder Gasbetrieb erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Temperatur des Kesselwassers im Mantelraum der Feststoff-Brennkammer. Damit kann sichergestellt werden, daß nach einem beispielsweisen mehrstündigen Betrieb der Feststoff-Brennkammer immer dann eine automatische Umschaltung auf öl- oder Gasbetrieb erfolgt, wenn die Festbrennstoffe soweit abgebrannt sind, daß

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die geforderte Vorlauftemperatur allein durch die von den Festbrennstoffen gelieferte Wärmeenergie nicht mehr gehalten werden kann. Dabei ist besonders günstig, daß bei der erfindungsgemäßen Heizkesselanordnung ein Parallelbetrieb der beiden Brennkammern möglich ist und sich während dieses Parallelbetriebs keine störende gegenseitige Beeinflussung ergibt.

Das Verhältnis der freien Strömungsquerschnitte der getrennten Rauchgasstutzen von mit Feststoffen betriebener Brennkammer und mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen betriebener Brennkammer wird in bereits erwähnter Weise so gewählt, daß in beiden Betriebsfällen der optimale Zug gewährleistet wird und debei das jeweilige Rauchgasvolumen den Ströraungsquerschnitt im wesentlichen voll ausfüllt. Das Verhältnis der freien Strömungsquerschnitte liegt dabei etwa im Bereich von 3:2, d.h. es wird dem bei Betrieb mit Festbrennstoffen entstehenden größeren Rauchgasvolumen in definierter Weise Rechnung getragen.

Von wesentlicher Bedeutung ist ferner, daß die Rauchgasstutzen über separate Abgasrohre mit einem zweizügigen Kamin verbunden sind, wobei wiederum das Querschnittsverhältnis der beiden Kaminzüge zumindest im wesentlichen dem Querschnittsverhältnis der Rauchgasstutzen entspricht.

Die erfindungsgemäße Heizkesselanordnung kann sowohl in Form einer Stahlkesselanordnung als auch in Form eines Aufbaus aus Gußgliedern realisiert werden, wobei letzteres noch den besonderen Vorteil besitzt, daß in einfacher Weise durch Wahl der Anzahl der Gußglieder Kesselanordnungen unterschiedlicher Leistungen aufgebaut werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert;' in der Zeichnung zeigt:

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Figur 1 eine schematische Vorderansicht der Heizkesselanordnung nach der Erfindung bei entfernter Vorderwand,

Figur 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Kesselwassarführungen und der Funktionsweise der Heizkesselanordnung nach Fig. 1,

Figur 3 eine schematische Seitenansicht der Kesselanordnung nach Fig. 1,

Figur 4 eine Ansicht äex Kesselrückwand, und

Figur 5 eine schematische Draufsicht der Heizkesselanordnung.

Nach Fig. 1 sind auf einer gemeinsamen Grundplatte 1 nebeneinander eine erste Brennkammer 2 für flüssige oder gasförmige Brennstoffe und eine zweite Brennkammer 3 für Festbrennstoffe angeordnet. Oberhalb der eine geringere Bauhähe als die für Festbrennstoffe bestimmte Brennkammer 3 besitzenden Brennkammer 2 ist ein Brauchwasserbehälter 4 vorgesehen. Die Gesamtanordnung ist von einem isolierten Gehäuse 5 umgeben.

C Oberhalb der Festbrennstoffkammer 3 und neben dem Brauchwasserbehälter 4 befindet sich ein Aufnahmeraum 6 für Verbindungsleitungen, Armaturen, Pumpen und dergleichen.

An der Brennerplatte 7 der einen eigenen Kesselwasser-Mantelraum aufweisenden Brennkammer 2, die in Form eines Spezialgußgliederkessels aufgebaut sein kann, wird je nach Bedarf ein öl- oder Gasbrenner angebracht.

Die gleichfalls einen eigenen Kesselwasser-Mantelraum besitzende Festbrennstoffkammer 3 kann ebenfalls in Form eines Gußglieder-• kesseis aufgebaut sein und weist eine Schürtür 8, eine Zugklappe und eine Fülltür 10 auf.

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Die Reinigung beider Brennkammereinheiten kann in üblicher Weise erfolgen, wobei mit dem Bezugszeichen 11 eine Reinigungsklappe für die mit Ol oder Gas befeuerte Brennkammer 2 angedeutet ist.

Dem temperaturgesteuerten Brauchwasserbehälter 4 wird das Heizwasser über eine Ladepumpe 12 zugeführt, die mit einem Vorlaufbehälter 13 verbunden ist, welcher in gleicher Weise wie die Ladepumpe im Aufnahmeraum 6 oberhalb des Fsstbrennstcffkessals angeordnet ist.

In diesem Aufnahmeraum 6 befinden sich noch eine Magnetschleuse 14, ein Dreiwegemischer 15 sowie die Heizungs-Umwälzpumpe 16.

Das schematische Blockschaltbild nach Fig. 2 zeigt die verschiedener Kessel- bzw. Heizungswasserführungen der Anordnung nach Fig. 1. Das im Regelfall jeweils in einem der beiden getrennten Kesselwasser-Mantelräume der Brennkammern 2, 3 erhitzte Wasser wird über Teil-Vorlaufleitungen 21, 23 dem Vorlaufbehälter 13 zugeführt, von dem es über den Dreiwegemischer 15 und den Heizungsvorlauf 24 zu Heizkörpern 17 gepumpt wird. Die von den Heizkörpern 17 kommende Rücklaufleitung 18 führt in dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung zu einem Mischverteiler 19, welcher das Rücklauftemperatur besitzende Wasser zum Teil in den Kesselwasser-Mantelraum der Brennkammer 2 und zum Teil in den Kesselwasser-Mantelraum der Brennkammer 3 leitet. Auf diese Weise wird die sich gerade nicht im Betrieb befindende Brennkammer :n wesentlichen zumindest auf Rücklauftemperatur gehalten, und diese Temperatur ist stets ausreichend hoch, um im Falle der Umschaltung von einer Brennkammer auf die andere Brennkammer eine störende Schwitzwasserbildung zu verhindern.

Ein Teil des Rücklaufs 18 wird über eine Verbindungsleitung 25 zum Dreiwegemischer 15 geleitet, wie dies allgemein üblich ist.

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Vom Vorlaufbehälter 13 führt eine Leitung 27, in die eine Ladepumpe geschaltet ist, zum Brauchwasserspeicher 4. Die entsprechende Rücklaufleitung 28 ist mit dem Heizungsrücklauf verbunden, und zwar über den Mischverteiler 19.

In den Vorlaufbehälter 13 ist eine Sicherheitsbatterie 26 integriert, und diese Sicherheitsbatterie wird benötigt, um im Falle des Betriebs der Heizkesselanordnung mit Festbrennstoffen eine überhitzung des Heizungswassers auszuschalten, wenn die Wärmeab-( nähme insgesamt zu gering ist.

Die Seitenansicht nach Figur 3 läßt die konkrete Ausgestaltung und Anordnung des Festbrennstoffteils und die Ausnutzung des oberhalb des Festbrennstoffkessels gelegenen Aufnahmeraums erkennen.

Der Vorlaufbehälter 13 mit zugeordneter Magnetschleuse erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Tiefe der Heizkesselanordnung. Die verschiedenen nach außen zu führenden Anschlüsse, wie z.B. Heizungsvorlauf 24 und Sicherheitsbatterieanschluß 26 liegen an der Rückseite der Heizkesselanordnung, wo sich auch der Rauchgasstutzen 30 befindet, der von einem Rauchgassammelkasten 29 abführt. Im Rauchgasstutzen 30 ist noch eine übliche Drosselklappe 31 vorgesehen. Zu beachten ist in diesem Zusammenhang„ daß der Rauchgassammelkasten 29 und auch der Rauchgasstutzen 30 ausschließlich zur Führung der von der Festbrennstoffkammer kommenden .Rauchgase bestimmt sind.

Die Rückansicht der Heizkesselanordnung gemäß Figur 4 zeigt die getrennte Herausführung der Rauchgasstutzen 3O und 32 und läßt deren unterschiedliche Dimensionierung erkennen. In der Praxis besitzt der für den Festbrennstoffkessel bestimmte Rauchgasstutzen 3O bevorzugt einen Durchmesser von etwa 18Ο mm, während der für den öl- oder Gaskessel bestimmte Rauchgasstutzen 32 einen Durchmesser von etwa 12Ο mm aufweist. Diese Rauchgasstutzen werden bei der Montage des Kessels über steigend zu verlegende

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Rohre mit einem zweizügigen Kamin verbunden, wobei der dem RauchgaSfStutzen 30 zugeordnete Kaminzug Abmessungen von etwa 18 χ 18 cm und der dem Rauchgasstutzen 32 zugeordnete Kaminzug Abmessungen von etwa 12 χ 18 cm besitzen kann.

An der Rückwand der Heizkesselanordnung befinden sich die Anschlüsse für den Heizungsvorlauf 24 und den Heizungsrücklauf 18 sowie ein Ausdehnungsgefäß 33, ein Sicherheitsventil 34 mit Kesselentlüftung 35, ein Flansch 36 für Vorlaufbehälter mit Fühlertauchhülsen, Anschlüsse 37 für Warmwasserauslauf und Kaltwassereinlauf, eine Speicherentlüftung 38, ein elektrischer Anschlußkasten 39 sowie eine Montageklappe 40.

Die Draufsicht nach Figur 5 läßt die symmetrische Verteilung der einzelnen Bestandteile der Kesselanordnung erkennen, welche es auch gestattet, die Grundplatte mit einem etwa mittig angeordneten Haupttragegestell zu verbinden, das mit einem Transportstutzen 42 versehen ist. Ober diesen Transportstutzen 42 kann die gesamte Kesselanordnung mittels - eines Krans angehoben und in den jeweiligen Aufstellraum abgesenkt werden. Im Bereich der Ecken der Grundplatte sind zweckmäßigerweise Aufnahmen für schwenkbare Transporträder vorgesehen. Mittels dieser beim Aufstellen des Heizungskessels anbringbaren Transporträder kann die Gesamtanordnung problemfrei an den jeweiligen Aufstellort geschoben werden, worauf die Transporträder wieder entfernt und beim nächsten Montagevorgang verwendet werden können.

Selbstverständlich ist die Heizkesselanordnung gemäß der Erfindung mit den üblichen Regel- und Sicherheitseinrichtungen versehen, die im Bezug auf das Ausführungsbeispiel jedoch nicht näher erläutert wurden, da sie in unterschiedlicher Weise ausgebildet und angeordnet werden können, für die Grundkonzeption der Erfindung jedoch ohne besondere Bedeutung sind.

Claims (11)

1. Schutzansprüche

   Zwillingsheizkessel, bestehend aus einer für flüssige oder gasförmige Brennstoffe bestimmten ersten Brennkammer, einer für feste Brennstoffe bestimmten zweiten Brennkammer, einer den Brennkammern zugeordneten, Anschlüsse für den Heizungsvorlauf und den Heizungsrücklauf aufweisenden Kesselwasserführung sowie zum Kaminanschluß bestimmten Rauchgaszügen, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Brennkammern (2_f 3) bezogen auf die geforderte Leistung unabhängig von der jeweils anderen Brennkammer in ihren Abmessungen optimiert und mit einein eigenen Kesselwasser-Mantelraum ausgestattet ist, daß diese Kesselwasser-Mantelräume unabhängig vom jeweiligen Betriebszustand der Brennkammern(2, 3) ständig

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   zwischen Heizungsrücklauf (18) und Heizungsvorlauf (24) angeordnet sind, und daß die Rauchgaszüge der beiden Brennkammern voneinander getrennt und zu separaten, unterschiedliche Querschnitte aufweisenden Rauchgasstutzen (3O, 32) geführt sind.
2. 2. Zwillingsheizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Brennkammern (2, 3) mit ihren zugehörigen Kesselwasser-Mantelräumen als konstruktiv getrennte, jedoch räumlich nebeneinander angeordnete und von einem gemeinsamen Isoliergehäuse (5) umgebene Einheiten ausgebildet sind.
3. 3. Zwillingsheizkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß oberhalb der für flüssige oder gasförmige Brennstoffe bestimmten ersten Brennkammer (2) ein Brauchwasserspeicher (4) angeordnet und der neben diesem Brauchwasserspeicher und oberhalb der im Vergleich zur ersten Brennkammer (2) eine größere Bauhöhe aufweisenden zweiten Brennkammer (3) gelegene Raum (6) als Aufnahmeraum für Armaturen, Leitungen, Pumpen und dergleichen verwendet ist.
4. 4. Zwillingsheizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die von den Kesselwasser-Mantelräumen beider Brennkammern (2, 3) kommenden Teil-Vorläufe (21, 23? in einem Vorlaufbehälter (13)zusammengeführt sind.
5. 5. Zwillingsheizkessel nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlaufbehälter (13) iin Aufnahmeraum (6) oberhalb der für feste Brennstoffe bestimmten Brennkammer (3) angeordnet ist.

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6. 6. Zwillingsheizkeesel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß die Kesselwasser-Mantelräume der beiden Brennkammern (2, 3) jeweils einen unteren Anschluß und einen oberen Anschluß aufweisen, und daß zwischen einem oberen Anschluß des einen Kesselwasser-Mantelraums und dem unteren Anschluß des anderen Kesselwasser-Mantelraums eine feste Verbindungsleitung vorgesehen ist.
7. 7. Zwillingsheizkessel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Kesselwasser-Mantelraum der mit öl oder Gas gespeisten Brennkammer (2) einen unteren, zur Verbindung mit der Vorlaufleitung bestimmten Anschluß und einen oberen Anschluß aufweist, der über eine feste Leitung mit dem unteren Anschluß des Kesselwasser-Mantelraums der mit Festbrennstoffen betriebenen Brennkammer verbunden ist.
8. 8. Zwillingsheizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Kesselwasser-Mantelräume der beiden Brennkammern (2, 3) jeweils einen unteren Anschluß und einen oberen Anschluß aufweisen, und daß sowohl die unteren Anschlüsse als auch die oberen Anschlüsse über feste Leitungen miteinander verbunden sind.
9. 9. Zwillingsheizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß in den Vorlaufbehälter (13) eine Sicherheitsbatterie für eine thermische Ablaufsicherung integriert ist.
10. 10. Zwillingsheizkessel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Verhältnis der freien Strömungsquerschnitte der getrennten Rauchgasstutzen (30, 32) von mit Feststoffen betriebener Brennkammer (3) und mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen betriebener Brennkammer (2) im Bereich von 3:2 gelegen ist.
11. 11. Zwillingsheizkessel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammern (2, 3) mit zugehörigem Kesselwasser-Mantelraum aus Gußgliedern aufgebaut sind.