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Heizkessel zur Warmwasserversorgung, Warmwasserheizung und Dampferzeugung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Heizkessel zur Warmwasserversorgung,
Warmwasserheizung und Dampferzeugung, der eine nach dem Prinzip eines Gasgenerators
mit aufsteigender Vergasung arbeitende Wärmeerzeugungsanlage besitzt.
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Als Kessel für Zentralheizungsanlagen werden bisher vorwiegend gußeiserne
Gliederkessel mit oberem oder unterem Abbrand mit einem oder mehreren Rauchgasabzügen
verwendet. Die erstgenannten Kessel haben den Nachteil, daß die ganze im Füllschacht
aufgespeicherte Brennstoffmenge gleichzeitig in Glut und damit zur Verbrennung gelangt.
Die durch den Rost dem Brennstoff zugeführte Verbrennungsluft zieht mit den Verbrennungsgasen
durch die augeschüttete Füllschicht und gelangt beim Einzugkessel unmittelbar in
den Schornstein, beim Mehrzujkessel zunächst in die Züge. Bei dieser Anordnung des
Verbrennungsraumes ist es klar, daß nach dem Aufgeben von frischem Brennstoff, solange
die Brennstoffschicht noch nicht vollständig in Glut geraten ist, die vorhandenen
flüchtigen Bestandteile nicht vollkommen verbrennen können, da hierzu der notwendige
Sauerstoff und vor allem die erforderliche Zündtemperatur fehlen. Diese Kessel müssen
öfters mit geringen Brennstoffmengen beschickt werden, um eine starke Kohlenoxy
dbildung zu vermeiden, was man mit mehr oder weniger Erfolg durch Zuführung von
Zweitluft verhindern will. Die Bedienung solcher Kessel durch einen Laien ist deshalb
auch schwierig.
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Bei Kesseln mit unterem Abbrand gerät nur etwa ein Drittel der Brennstoffschicht
in Glut, die Verbrennung ist vollkommener, die Bildung von unverbrannten Gasen geringer,
so daß die Zuführung von Zweitluft meist nicht erforderlich ist. Aber auch
sie
befriedigen nicht, wie nachstehend aufgeführt sein wird.
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Die gußeisernen Kessel haben einen verhältnismäßig ungünstigen Wirkungsgrad
und deren Betrieb ist unelastisch.
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Die flußstählernen Kessel eignen sich vorwiegend für größere Anlagen
für gewerbliche Zwecke, sind teurer in der Anschaffung und beanspruchen einen geschulten
Bedienungsmann.
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Es ist auch bereits ein flußstählerner Kessel bekanntgeworden, der
aus Stahlringgliedern gebaut ist, bei dem die Zwischenräume zwischen den einzelnen
Stahlringgliedern als Feuerzüge dienen, bei dem aber der Rauminhalt des innersten
Ringkessels als Füllschacht dient, wodurch die heizgasberührte Heizfläche vermindert
wird.
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Die vorgenannten bisher benützten Kesselarten für Zentralheizungen
und Warmwasserversorgung für gewerbliche Zwecke benötigen eine verhältnismäßig große
Heizfläche im Vergleich zur Wärmeleistung, infolgedessen ist deren Anschaffungspreis
auch hoch, da die Bauart um so größer ausfällt je höher die Heißwasser- oder Dampferzeugung
sein soll.
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Es hat sich nun gezeigt, daß für eine Dampferzeugung, Warmwasserversorgung
oder Warmwasserheizung die Verwendung einer Wärmeerzeugungsanlage nach dem Prinzip
eines Gasgenerators mit aufsteigender Vergasung besondere Vorteile in vieler Hinsicht
bietet.
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Ein nach dem Gasgeneratorprinzip arbeitender Heizkessel gemäß der
vorliegenden Erfindung gestattet, das Verhältnis der nutzbaren Heizfläche zum Gewicht
des Kessels und deshalb zu dessen An-Schaffungspreis so günstig wie nur möglich
zu gestalten. Um dies zu erreichen, werden erfindungsgemäß folgende Maßnahmen vorgeschlagen,
die zu den wesentlichen Merkmalen der Erfindung gehören a) Die Verwendung eines
Teils der ?Mantelfläche des Füllschachtes als von den Heizgasen bestrichene mittelbare
Heizfläche des Kessels bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kessels oder
zur Vorwärmung der Zweitluft bei der zweiten Ausführungsform des Kessels, je nach
dem, ob gas-und teerarme oder gas- und teerreiche Brennstoffe zur Verbrennung gelangen,
b) als Wasserbehälter des Kessels konzentrisch angeordnete Wassermäntel zu verwenden,
die miteinander mit Übergangsrohrstutzen verbunden sind und deren Zwischenräume
als Rauchgaszüge dienen, wobei der äußerste Wassermantel an den Wasser-bzw. Dampfdom,
welcher den Kesselraum nach oben abschließt, angeschlossen ist, c) in die Rauchgaszüge
stegartige Einsäzte einzusetzen, welche von unten nach oben verlaufende Lamellen
besitzen und sich ohne metallische Verbindung, z. B. durch Verschweißung, an die
Wandung des Generatorfüllschachtes und Wandungen der Wassermäntel so dicht anpressen,
daß sie mit diesen Teilen ein Ganzes bilden, d) die Rauchgaszüge mäßig konisch auszubilden,
derart, daß sie sich von unten nach oben erweitern, und auch den lamellenartigen
Einsätzen vorzugsweise die gleiche geringe Konizität zu geben, um ein dichtes Anpressen
der Einsätze an die benachbarte Füllschacht- bzw. Wassermantelwandung zu erzielen.
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Durch die Verwendung des größeren Teiles der Mantelfläche des Generatorfüllschachtes
zur Vorwärmung der Zweitluft für die Verbrennung der Teerdämpfe und unverbrannten
Gase oder als Heizfläche des Kessels mittelbar über den an diese Mantelfläche angepreßten
Lamelleneinsatz wird bei der ersten Ausführungsform erreicht, daß die Zweitluft
stark vorgewärmt wird und mit starker Vorwärmung mit den Teerdämpfen und unverbrannten
Gasen zusammentrifft, also deren Zündtemperatur nicht herabsetzt, wie es bei Kaltluft
der Fall wäre.
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Durch die Anordnung der Brennstoffsäule im Füllschacht erfolgt die
Neubeschickung des Brennraumes immer entsprechend dem Abbrand, und damit wird die
Abdeckung der Glutschicht wie bei den bisher bekannten Kesseln vermieden, so daß
ein gleichmäßiger Kesselbetrieb gewährleistet ist.
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In den Zeichnungen sind die zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen
Kessels dargestellt. Darin bedeuten Fig. i einen erfindungsgemäßen Kessel zur Verbrennung
von gas- bzw. teerreichen Brennstoffen im Vertikalschnitt, Fig. 2 einen Vertikalschnitt
durch einen gleichen Kessel, jedoch zur Verbrennung von gas- bzw. teerarmen Brennstoffen,
Fig. 3 einen waagerechten Schnitt nach der Linie A-A in Fig. i, Fig. 4 einen waagerechten
Schnitt nach der Linie B-B in Fig. i.
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In Fig. i und 2 ist mit. i der zylindrische Brennstofifüllschacht
bezeichnet, der nach oben mit einem Klappdeckel 2 in üblicher «'eise verschlossen
ist. Nach der Ausführungsform gemäß Fig. i ist dieser Füllschacht i doppelwandig,
also mit einem Außenmantel i' versehen, so daß ein Zwischenraum 3' entsteht für
die Zuführung der Zweitluft, welche oben durch ein Luftzuführungsrohr 3 einströmt,
welches mit einer selbsttätig wirkenden Sperrklappe 4 verschlossen werden kann,
die als Sicherung gegen Verpuffungen dient. In den beiden in Fig. i und 2 dargestellten
Ausführungsformen besteht der Warmwasser- bzw. Dampfkessel aus zwei Wassermänteln
8 und 9, die konzentrisch zum Brennstoff üllschacht i angeordnet sind. Die beiden
Wassermäntel 8 und 9 sind miteinander mit einer Anzahl, z. B. zwei Rohrstutzen io,
verbunden. Oberhalb der `'Wassermäntel befindet sich ein Wasser-bzw. Dampfdom 12,
an den der äußere Wassermantel 9 mittels Rohrstutzen 27 angeschlossen ist. Der ganze
Kessel ist mit einer Außenwand 5 abgeschlossen, der Zwischenraum zwischen dieser
und der Außenwand des Wassermantels 9, ebenso wie der Zwischenraum des Kesseldeckels
14 und der Decke 13 des Wasser- bzw. Dampfdomes 12 sind mit einer entsprechenden
Isolierung 15, z. B. mit Glaswolle, gegen Wärmeausstrahlungen isoliert. Der Füllschacht
i ist in den Kessel durch pralle Passung durch den Dom eingesetzt, und der Feuerraum
ist
am Kreisumfang 6 und 7 durch entsprechende Dichtungen 6, 7 abgedichtet,
so daß im engen Zwischenraum zwischen der \\'andung des Wasser-bzw. Dampfdomes 1.2
und der Domwandung zwicken 6 und 7 eine stagnierende Luftschicht eingeschlossen
ist.
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Die zwischen der Fi.illschachtaußenwand i bzw. i' und dem Wassermantel
8 sowie zwischen den beiden Wassermänteln 8 und 9 bestehenden Zwischenräume 16 und
17 dienen als Rauchgasabzüge, die vorzugsweise mit einer geringen, in der Zeichnung
nicht dargestellten, Konizität ausgebildet sind, derart, (iaß sie sich von unten
nach oben erweitern. Die in diesen Rauchgasziigen eingesetzten lamellenartigen Einsätze
besitzen vorteilhaft die gleiche geringfügige Konizität, um beim Einsetzen derselben
in die Rauchgaszüge 16 und 17 ein dichtes Anpressen an die benachbarten Wandungen
des Füllschachts bzw. des Wassermantels zu erzielen. Die Lamellen der Einsätze 16,
17 verlaufen von unten nach oben, deren waagerechter Schnitt geht aus Fig. 3 hervor.
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Die Verbrennungsluft wird durch eine Klappe 20, die sich in der Aschentür
2i befindet, wie üblich als Primärluft in den Verbrennungsraum zugeführt. Der Rost
23 selbst ist als Korbrost ausgebildet, um so die erforderliche Rostfläche auch
bei kleinsten Kesseldimensionen zu gewährleisten. Die durch den Korbrost bekannten
niedrigen Rosttemperaturen kommen auch in diesem Falle der Kesselfunktion zugute.
Unter dem Korbrost 23 befindet sich wie üblich die Aschenschale 2.4.
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Die durch den Rost 23 in den Verbrennungsraum 22 gelangte Primärluft
bildet dort mit den oberhalb der Glutzone gebildeten Schwelgasen und brennbaren
Gasen die Heizase, welche durch die Rauchgaszüge 16 und 17 infolge des Schornsteinzuges
in den Schornstein durch den Gasabzugskanal 2J3
entweichen, welcher mit der
Klapl)e 26 verschließbar ist.
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Mit 31 ist das Speisewasserzuflußrohr in dem Kessel bezeichnet, mit
28 der Stutzen zur Entnahme des Heißwassers oder Dampfes aus dem Dampf-bzw. fleißwasserdorn
12, 29 ist die Zugstange für die :\schentüre, i9 das eventuell notwendige Zugseil.
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Bei der Ausführungform des Kessels gemäß Fig. i, bei welcher durch
den Zwischenraum zwischen den Wandungen des doppelseitigen Füllschachtes vorgewärmte
Zweitluft in den Feuerraum eingeleitet wird, bildet sich beim Zusammenprall der
Zweitluft mit <lern teer- bzw. gasreichen, oberhalb der Glutzone 22 gebildeten
Schwelgasen, bei 18 eine zusätzliche Verbrennungszone, in welcher die restlose Verbrennung
der in der unteren Glutzone 22 nicht verbrannter Gase stattfindet.
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Es ist klar, d:.ß je nach der gewünschten Kesselleistung nicht bloß
zwei Wassermäntel 8 und 9, sondern auch mehrere solcher konzentrisch angeordneter
Wassermäntel benutzt werden können, wobei natürlich der Dom 12 entsprechend größer
sein muß. Diese Kesselbauart kann aber auch als Hochdruckdampfkessel Verwendung
finden, durch entsprechende `Fahl des Kesselbaustoffes, Stärke der Kesselblechwandungen
und der Armaturen, wobei der Dom 12 als Dampfüberhitzer dient und durch die Versteifungen
durch die Lamelleneinsätze die entsprechenden Kesselwandungen gegebenenfalls schwächer
gewählt werden können.
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Aus der Fig. 3, die einen waagerechten Schnitt gemäß Linie A-A in
Fig. i darstellt, ist die Konzentrizität der Wassermäntel ersichtlich, ebenso wie
der Verlauf der Lamellen in den Lamelleneinsätzen in den Rauchgaszügen 16 und 17.
Alle Bezugziffern haben in dieser Figur die gleiche Bedeutung wie in Fig. i und
2.
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Die Fig. 4 stellt einen waagerechten Schnitt nach der Linie B-B in
Fig. i dar, und die darin eingetragenen Bezugziffern haben die gleiche Bedeutung
wie in den Fig. i und 2. Die in dieser Figur vorkommende Bezugziffer 30 bedeutet
den Handgriff zum Verstellen der Klappe 26.