DE8008385U1 - Heizungskessel fuer feste, insbesondere grossvolumige brennstoffe, wie stroh, torf, holz o.dgl. - Google Patents

Description

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PATENTANWÄLTE

DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

Christian Liebhardt, Altmarkstr. ^40, 3300 Braunschweig

"Heizungskessel für feste, insbesondere großvolumige Brennstoffe, wie Stroh, Torf, Holz oder dgl."

Die Erfindung betrifft einen Heizungskessel für feste, insbesondere großvolumige Brennstoffe, wie Stroh, Torf, Holz oder dgl., welcher als doppelwandiger und zwischen den Wandungen vom Heizwasser durchströmbarer sowie außen wärmeisolierter, liegender Zylinder mit einstellbaren Zuströmöffnungen für wenigstens einen Teil der Verbrennungsluft den Brennstoff- und Feuerungsraum umschließt und mit einem Abgasstutzen sowie einer stirnseitigen, etwa den vollen Querschnitt des Feuerungsraumes freigebenden Tür ausgerüstet und auf einem kastenförmigen Unterbau angeordnet ist.

Es sind Heizungskessel vorgenannter Art bekannt-geworden, welche bevorzugt in landwirtschaftlichen Betrieben eingesetzt werden können, um das dort anfallende Stroh, insbesondere in Form von Wickelballen oder aber auch in Form anderer Preß-

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ballen, zu verbrennen und die Heizenergie des Strohes auszunutzen. Derartige bekannte Heizungskessel der eingangs genannten Art sind aber auch für andere Brennstoffe, wie Torf, Holz, insbesondere Holzreisig oder Knüppelholz, geeignet.

! Die bekannten Kessel haben sich bereits in der Praxis, ins-

! besondere in landwirtschaftlichen Betrieben, sehr bewährt. j Sie sind im allgemeinen so ausgeführt, daß durch entsprechend j dosierte Zugabe der Verbrennungsluft eine sich über den Innen- ! raum des Kessels allmählich ausdehnende Glutzone entsteht. Zum Anfahren des Kessels kann ein Brenner vorgesehen sein, so daß mit Hilfe dieses Brenners die anfängliche Glutzone

! des Brenngutes erzeugt wird.

Die bekannten Kessel sind im allgemeinen so ausgeführt, daß eine der Stirnwandungen die zu öffnende Tür bildet, um den gesamten Querschnitt des Kessels zur Beschickung mit Strohballen oder dgl. freizulegen.

ι Die Abführung der Rauchgase erfolgt im allgemeinen mittels eines im oberen Scheitelbereich des Kessels verlaufenden Kanals, welcher sich von dem Bereich der Tür bis zu der anderen festen Stirnwand des Kessels erstreckt und im Bereich der Tür eine freie Eintrittsöffnung aufweist. Der Rauchgaskanal mündet in einem an der festen Stirnwand vorgesehenen

Beruhigungsraum aus. Dort umströmen die Rauchgase ein in diesen Beruhigungsraum hineinragendes Blech und gelangen von dort über einen Kamin oder dgl. ins Freie. Die bekannten Heizungskessel können an einen Kamin angeschlossen werden und entweder durch den natürlichen Zug oder aber durch ein Sauggebläse auf der Rauchgasabführungsseite bzw. durch ein Druckgebläse auf der Zuführungsseite für die Verbrennungsluft betrieben werden.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, einen Heizungskessel der einleitend genannten Art so weiterzubilden, daß die Wärmeausnutzung der Brennstoffe erheblich verbessert und auch bei gedrosseltem Betrieb eine weitgehend vollständige Verbrennung des Brenngutes erreicht und somit eine erhebliche Verminderung der Umweltbelastung durch die Rauchgase erzielt wird.

Zur Lösung vorstehender Aufgabe kennzeichnet sich der einleitend genannte Heizungskessel dadurch, daß im oberen Scheitelbereich des Feuerungsraumes bis in Nähe der Stirnwandunge.n reichende sowie einen mäanderförmig wenigstens einmal hin- und herverlaufenden Kanal begrenzende Wandungen für die Abgase und ein sich an diesen Kanal anschließender, entlang der von der Tür abgekehrten Stirnwand bis zum Abgasstutzen reichender Abgassammelraum oder -kanal vorgesehen sind, und

daß wenigstens eine Zuströmöffnung für die Verbrennungsluft im Bereich unmittelbar unterhalb des Eintrittsquerschnittes des Kanals im Scheitelraum ausmündet.

Durch die neue Ausbildung des Heizungskessels wird infolge der Gas- und Verbrennungsluftführung eine Nachverbrennung der von der Glut in den Abgasstutzen überführten Rauchgase erzielt. Die von der Glut ausgehenden Rauchgase werden nämlich unmittelbar vor Eintritt in den Abgasabführungskanal im oberen Bereich des Scheitels des Kessels mit Verbrennung luft vermischt, so daß bei entsprechend hoher Temperatur dieser Gase infolge der Sauerstoffzuführung eine Nachverbrennung eintritt, die zum einen eine erhöhte Energieausbeute zur Folge hat und zum anderen zu einer vollständigen Verbrennung führt, so daß der CO-Gehalt der Rauchgase erheblich vermindert wird. Bei einmal eingesetzter Nachverbrennung werden die den im Scheitel des Kessels vorgesehenen Kanal begrenzenden Wandungen so weit erwärmt, daß die Zündung der einströmenden Rauchgase nicht unterbrochen wird und selbst bei gedrosseltem Betrieb und damit geringer Ausweitung der Glut die von dort abströmenden Rauchgase der Nachverbrennung unterworfen werden.

; Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Tür oder die ggf.

vorhandene türseitige Stirnwand, falls diese nicht vollständig von der Tür gebildet sein sollte, doppelwandig ausgebil-■ det sind und Zuströmöffnungen für die Verbrennungsluft in der j Tür oder der türseitigen Stirnwand so angeordnet sind, daß ; wenigstens ein Teil der Verbrennungsluft längs des Spaltraumes zwischen den Doppelwandungen und in den oberen Schei-¹ telbereich des Kessels geführt wird. Hierdurch erfolgt eine Vorerwärmung der Verbrennungsluft, die den Nachverbrennungsvorgang, insbesondere bei der Verbrennung von Stroh, außer-

j ordentlich begünstigt.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn eine im Bereich des Eintrittsquerschnittes des mäanderförmigen Kanals ausmündende Zuströmöffnung für die Verbrennungsluft mit einer längs durch den Abgassamme1raum oder -kanal geführten Zuleitung

! verbunden ist, oder wenn für die türseitig zugeführte Ver-

brennungsluft ein von der Austrittsöffnung ausgehendes, zum Eintrittsquerschnitt des Kanals führendes Rohr vorgesehen ist.

' Die frische Verbrennungsluft gelangt somit im erwärmten Zu-

j stand unmittelbar zum Eintrittsquerschnitt des Kanals und

! begünstigt in obengenannter V/eise die Nachverbrennung in

^: diesem Kanal.

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ί: Für die Zuführung der Verbrennungsluft durch die Tür oder

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Ij ! die türseitige Stirnwand kann vorteilhafterweise ein Druck-

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|i ^: luftventilator an die Zuströmöffnung angeschlossen sein.

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fi I Auf diese Weise kann in dem Kessel ein entsprechender über-

!

Ji ; druck erzeugt werden. Erfahrungen zeigen, daß beispielsweise

ff : ein überdruck bis in der Größenordnung von 20 mm Wassersäule ί zu besonders günstigen Wirkungen der Nachverbrennung führt.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die den mäanderförmig hin- und herverlaufenden Kanal begrenzenden Wandungen als schalenförmige Segmente ausgebildet sind. Hierdurch ergibt sich eine großflächige Wärmeübertragung und damit eine günstige Ausnutzung der bei der Nachverbrennung entstehenden War_mej zumal ein Teil der Innenwandung des Kessels gleichzeitig die Begrenzung des im oberen Scheitelbereich liegenden Kanalabschnittes bildet.

Sehr günstige Betriebsverhältnisse werden erreicht, wenn für die türseitig zugeführte Verbrennungsluft ein im oberen Scheitelraum angeordnetes Düsenrohr mit nach unten gerichteten Düsen und ggf. nahe der Wandung des Kessels im unteren Scheitelraum ein oder mehrere Düsenrohre vorgesehen und über ggf. ventilgesteuerte Leitungen mit einem Gebläse verbunden sind.

Bei der vorgenannten Aunführungsform hat man die Möglichkeit, in dem Kessel einen sog. Oberbrand zu erzeugen und aufrechtzuerhalten. Dies bedeutet, daß die Hauptglutbildungszone im oberen Scheitelbereich des Kessels entsteht und sich allmählich von oben nach unten hin verlagert unter gleichzeitiger Aufzehrung der im Kessel befindlichen Brennstoffe. Durch die Steuerung der Luftzufuhr, teils durch das im oberen Scheitelraum angeordnete Düsenrohr, teils durch die im unteren Scheitelbereich vorgesehenen Düsenrohre, läßt sich der Verbrennungsvorgang günstig beeinflussen, wobei infolge des Oberbrandes die dort entstehenden Gase ohne große Behinderung in den von den Wandungen begrenzten mäanderförmigen Kanal gelangen können, in welchem die beschriebene Nachverbrennung stattfindet.

Die Zeichnung gibt Ausführungsbeispiele der Erfindung in schematischer Darstellung wieder.

Es zeigen:

Fig. 1 den Längsschnitt durch einen Heizungskessel gemäß der Erfindung einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie II-II in Fig. 1,

- 11 -

Fig. 3 einen Längsschnitt ähnlich dem der Fig. 1 durch eine zweite Ausführungsform des Kessels,

Fig. ^ einen Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV in Fig· 3,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform des Kessels sowie

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Schnittlinie VI-VI der Fig. 5.

In den Figuren ist der eigentliche Kessel mit 1 bezeichnet und in liegender Anordnung auf einem kastenförmigen Unterbau 2 angebracht.

Der Kessel ist an den jeweils in den Figuren 1, 3 und 5 rechten Seiten durch eine fest mit dem Rumpf verbundene Stirnwand3geschlossen ausgebildet und weist auf den gegenüberliegenden Seiten eine den gesamten Querschnitt des von dem Kessel 1 umschlossenen Feuerungsraumes *1 freiliegende Tür 5 auf. Die Tür 5 ist schwenkbar an dem Kessel 1 angeordnet, s ο daß bei ihrer Öffnung und entsprechender Bemessung des Kessels 1 beispielsweise ein ganzer Wickelballen Stroh in den Feuerungsraum *l eingeschoben v;erden kann.

Der Kessel 1 ist doppelwandig ausgebildet und wird in dem Raum 6 zwischen den Doppelwandungen vom Heizwasser durchströmt, welches über in der Zeichnung nur angedeutete Zu- und Abführungsstutzen in einen Kreislauf gelangt, der entweder zu einem Wärmetauseher oder unmittelbar zu Heizkörpern führt.

Die Außenwandung des Kessels ist mit einer wärmeisolierenden Beschichtung 7 versehen, ebenso wie die Tür 5> um Wärmeverluste des Kessels zu vermeiden.

An der geschlossenen Stirnseite des Kessels ist jeweils ein Abgasstutzen 8 erkennbar, welcher in einem Abgassammelraum ausmündet, der sich parallel zu der geschlossenen Stirnwand des Kessels erstreckt.

Im oberen Scheitelbereich des Feuerungsraumes *l sind bis in die Nähe der Stirnwand 3 und der von der Tür 5 gebildeten Stirnwand verlaufende Wandungen 10 und 11 vorgesehen, die als schalenförmige Segmente ausgebildet sind und einen snäanderförmig einmal hin- und herverlaufenden Kanal begrenzen, der eintrittsseitig mit dem Feuerungsraum ^t und austrittsseitig mit dem Abgassammeiraum 9 in Verbindung steht.

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Bei der Ausführung des Kessels nach den Pig. 1 und 2 ist in der Tür 5 im unteren Scheitelbereich eine Zuströmöffnung 12 mit einer Drosselklappe vorgesehen, durch welche Verbrennungsluft in den Hohlraum der doppelwandigen Tür 5 gelangt und von dort aus einem als Drosselöffnung ausgebildeten Stutzen 21 in den unteren Scheitelbereich des Feuerungsraumes 4 gelangt, während ein anderer Teil durch die doppelwandige Tür 5 nach oben zu dem Austrittsstutzen geführt wird. Von dort aus gelangt ein Teilstrom der Verbrennungsluft unmittelbar in den Feuerungsraum 4 und zum j anderen Teil durch ein Rohr 22 zu dem Eintrittsspalt 17 des ; von den Wandungen 10 und 11 gebildeten Kanals.

Bei der Ausführung des Ofens nach den Fig. 1 und 2 ist in dem Abgassammeiraum 9 ein Leitblech 23 vorgesehen, so daß bei der Anordnung des Abgasstutzens 8 im Bereich des Scheitels des Kessels dieses Leitblech von den Abgasen im Ab- ; gassammelraum umströmt werden muß, wobei das Abgas weiterhin abgekühlt und gleichzeitig die Stirnwand 3 des Kessels von den Abgasen erwärmt wird.

: Durch die Zufuhr des größeren Anteiles der Verbrennungsluft

< über den Stutzen 13 in den oberen Scheitelbereich des Kessels

ι wird bei einer entsprechenden Glutbildung in diesem Scheitelbereich ein Oberbrand des in dem Kessel befindlichen Brenn-

gutes erzielt und gleichzeitig durch die mittels des Rohres 22 zu dem Eintrittsquerschnitt 17 des von den Wandungen 10 und 11 gebildeten Kanals in diesem Kanal eine Nachverbrennung der Rauchgase erreicht, die zu den einleitend genannten Vorteilen führt. Die Teilzuführung der Verbrennungsluft durch den im unteren Scheitelraum vorgesehenen als Drosselöffnung ausgebildeten Stutzen 21 bewirkt dabei eine Aufrechterhaltung der Glut j auch wenn diese sich infolge des Abbrandes des Gutes allmählich von dem oberen Scheitelbereich nach unten hin verlagert.

Der Kessel nach den Fig. 3 und ¹J unterscheidet sich von der Ausführung nach den Fig. 1 und 2 dadurch, daß der Eintrittsstutzen 12 für die Verbrennungsluft in der Tür 5 des Kessels mit einem Gebläse 20 verbunden ist. Der Kessel 1 ist bei dieser Ausführung druckdicht ausgeführt und mit einem im Bereich des unteren Scheitels vorgesehenen Abgasstutzen 8 versehen, so daß die in der Fig. 1 vorgesehene Unterteilung des Abgassammeiraumes 9 durch das Leitblech 23 entfällt.

Die Arbeitsweise des Kessels nach den Fig. 3 und ¹I unterscheidet sich praktisch nicht von der Arbeitsweise, wie sie in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 beschrieben worden ist.

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Die Ausführung des Kessels nach den Fig. H und 5 zeigt wiederum die Anordnung eines Gebläses 20, welches an den Eintrittsstutzen 12 im Bereich des unteren Scheitelraumes des Kessels an der Tür 5 vorgesehen ist. Der obere Austrittsstutzen 13 in der Tür 5 ist bei dem Kessel nach den Fig. 5 und 6 mit einem Düsenrohr 23 verbunden, aus welchem die Verbrennungsluft in Richtung der dargestellten Pfeile austritt, um den bereits beschriebenen Oberbrand des Gutes sicherzustellen.

Durch die der Tür gegenüberliegende Stirnwand 3 erstreckt sich ein weiterer Einlaßstutzen I^ für die Verbrennungsluft, welcher mit einer durch den Abgassammeiraum 9 hindurchgeführten Leitung 15 verbunden ist, die im oberen Scheitelbereich des Kessels, und zwar unmittelbar unterhalb des Eintrittsspaltes 17 des von den Wandungen 10 und 11 gebildeten Kanals ausmündet.Es wird somit die für die Nachverbrennung benötigte Verbrennungsluft gesondert durch die Leitung 15 zugeführt, wobei diese Verbrennungsluft in dem Rauchgassammelraum 9 entsprechend vorgewärmt wird, ebenso wie die aus dem Stutzen 13 der Tür 5 austretende Verbrennungsluft. Die Vorwärmung der Verbrennungsluft ist für die Funktionsweise d°3 Kessels von besonderer Bedeutung, da hierdurch die Bildung und Aufrechterhaltung der Glut sowie die Nachverbrennung in dem genannten Kanal wesentlich verbessert werden.

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In dem dargestellten Beispiel des Kessels nach den Fig. 5 , _f.

und 6 ist der Abgasstutzen 8 mit einem Sauggebläse 2k ver- |

sehen, welches insbesondere dann Verwendung findet, wenn ι kein ausreichender Zug durch die natürliche Höhe eines

Kamins gewährleistet werden kann. Das Sauggebläse 2k kann ;

auch in Verbindung mit den Kesseln nach den Fig. 1 bis k i

Verwendung finden. !

Wie in den Fig. 5 und 6 gestrichelt angedeutet ist, können ■ im unteren Scheitelbereich des Kessels in der Tür zwei Austrittsstutzen 21 mit daran angeschlossenen Düsenrohren 26 vorgesehen sein, die sich unmittelbar entlang der Kesselwandung erstrecken und hierdurch die Beschickung des Kessels ! mit Strohballen oder großräumigem Brenngut nicht behindern. : Durch derartige Düsenrohre kann eine über den gesamten Querschnitt des Kessels verteilte Zuführung auch der von unten zugeführten Verbrennungsluft erreicht werden.

Um die jeweils aus den einzelnen Düsenrohren austretende Verbrennungsluft entsprechend dosieren zu können, ist es ohne weiteres möglich, in den Zuleitungen zu den Stutzen 13 und 21 Ventile oder Drosselklappen vorzusehen, welche ggf. auch thermostatisch gesteuert werden können, ebenso wie es möglich ist, das Druckgebläse 20 und/oder das Sauggebläse 2k thermostatisch zu steuern oder aber in entsprechende Regelkreise einzuschalten.

Claims (6)

· · - —I P AT E1Kl T A N*W A LT E 7011 DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN Ansprüche

1. Heizungskessel für feste, insbesondere großvolumige Brennstoffe, wie Stroh, Torf, Holz oder dgl., welcher als doppelwandiger und zwischen den Wandungen vom Heizwasser durchströmbarer sowie außen wärmeisolierter, liegender Zylinder mit einstellbaren Zuströmöffnungen für wenigstens einen Teil der Verbrennungsluft den Brennstoff- und Feuerungsraum umschließt und mit einem Abgasstutzen sowie einer stirnseitigen, etwa den vollen Querschnitt des Feuerungsraumes freigebenden Tür ausgerüstet und auf einem kastenförmigen Unterbau angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Scheitelbereich des Feuerungsrauines (4) bis in die Nähe der Stirnwandungen (3,5) reichende sowie einen mäanderförmig wenigstens einmal hin- und herverlaufenden Kanal begrenzende Wandungen (10,11) für die Abgase und ein sich an diesen Kanal anschließender, entlang der von der Tür abgekehrten Stirnwand (3) bis zum Abgasstutzen (8) reichender Abgassammeiraum (9) oder -kanal vorgesehen sind, und daß wenigstens eine Zuströmöffnung für die Verbrennungsluft im Bereich unmittelbar unterhalb des Eintrittsquerschnittes (17) des Kanals im Scheitelraum ausmündet .

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2. Kessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Tür (5) oder die ggf. vorhandene türseitige Stirnwand als Doppelwandung ausgebildet sind und Zuströmöffnungen (12,13) für die Verbrennungsluft in der Tür oder der Stirnwand so angeordnet sind, daß wenigstens ein Teil der Verbrennungsluft längs des Spaltraumes zwischen den Doppelwandungen der Tür oder der Stirnwand und in den oberen Scheitelbereich des Kessels (1) geführt wird.

3. Kessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine im Bereich des Eintrittsquerschnittes (17) des mäanderförmigen Kanals ausmündende Zuströmöffnung mit einer längs durch den Abgassammelraum oder -kanal (9) geführten Zuleitung (15) verbunden ist und/oder für die türseitig zugeführte Verbrennungsluft ein von der Austrittsöffnung ausgehendes, zum Eintrittsquerschnitt (17) des Kanals führendes Rohr (22) vorgesehen ist.

¹J. Kessel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß für die Zuführung der Verbrennungsluft durch die Tür (5) oder türseitige Stirnwand ein Druckgeblfise (2o) an die Zuströmöffnung (12) angeschlossen ist.

5. Kessel nach einem der Ansprüche 1 bis H, dadurch gekennzeichnet , daß die den mäanderförmig hin- und herverlaufenden Kanal begrenzenden Wandungen (10,11) als schalenförmige Segmente ausgebildet sind.

6. Kessel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die türseitig zugeführte Verbrennungsluft ein im oberen Scheitelraum angeordnetes Düsenrohr (23) mit nach unten gerichteten Düsen und ggf. nahe der Wandung im unteren Scheitelraum ein oder mehrere Düsenrohre (26) vorgesehen und mit einem Gebläse (20) verbunden sind.