DE8903155U1 - Heizkessel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen öl- oder gasbefeuerten Heizkessel - insbesondere in vertikaler Betriebssteliung mit stirnseitig oben angeordnetem Sturzbrenner - mit einem Feuerraum, der an seiner dem Brenner gegenüberliegenden Jtirnseite offen in einen Umlenkraum mündet, mit einem ein- oder mehrzügigen Rauchgaskanal, der von dem Umlenkraum ausgehend außenseitig des von einem Feuerraumeinsatz ummantelten Feuerraumes in einen im brennerseitigen Kesselstirnbereich ausgebildeten Rauchgas-Sammelraum geführt ist, und mit einem Was.serraum, der den Feuerraum unter Einschluß des Rauchgaskanals außenseitig des Feuerraumeinsatzes umfaßt. Ein solcher Kessel ist beispielsweise in der EP-Patentanmeldung 292 580 beschrieben.

Zur Erzielung einer guten Verbrennung unter geringerem Ausstoß an Schadstoffen, wie Stickoxiden, Kohlenmonoxiden, Kohlenwasserstoffen und Ruß ist beim Gegenstand dieser EP-Patentanmeldung davon ausgegangen worden, den Feuerraum in einer ersten, an den Brenner anschließenden Zone durch unmittelbares Angrenzen eines Bereiches des Wassermantels zu kühlen und die anschließende verbleibende Zone des Feuerraumes verhältnismäßig heiß zu halten. Dabei wird eine gravierende

Reduzierung von Stickoxiden NOx erreicht, wie sie bc-i der Verfeuerung von fossilen Brennstoffen neben anderen Verbrennungsprodükten entstehen. Die Stickoxide im Abgas (Rauchgas) hesf-chsn zu etwa 95 % aus Stickstoffmonoxid NO und etwa 5 % aus Stickstoffdioxyd NO₂.

Die Entstehungsmechanismen für NO sind allgemein bekannt und können durch die folgenden Vorgänge

- thermische NO-Bildung

- prompte NO-Bildung
und

- NO-Bildung durch die Oxidation des atomar im Brennstoff enthaltenen Stickstoffes, des sogenannten Brennstoff NO, beschrieben werden.

Der Hauptanteil der Stickoxide bei Feuerungen ist insbesondere bei Verwendung von stickstof freien bzw. -armen Brennstoffen, wie gasförmigen Brennstoffen und Heizöl EL, auf thermisches NO, das bei Temperaturen oberhalb von 1200° C in der Flamme durch Oxidation des von der Luft mitgeführten molekularen Stickstoffes N_ mit dem Sauerstoff entsteht, zurückzuführen. Es ist grundsätzlich bekannt, durch Zurückführen eines Teilabgasstromes in den Verbrennungsprozeß insbesondere die Entstehung von thermischem NO zu reduzieren.

Durch das Zurückführen von Abgasteilmengen in den VerbrennungsVorgang wird einerseits eine Reduktion der Flammentemperatur und andererseits eine Minderung des relativen Anteils des Sauerstoffes erzielt. Has Abgas weist aufgrund seines Gehaltes an Kohlendioxid und Wasserdampf eine verhältnismäßig große spezifische Wärmekapazität auf.

Eine Abgasrückführung kann man sich grundsätzlich auf zwei Arten vorstellen, nämlich die externe Abgasrück führung, d.h. das Abgas wird irgendwo außerhalb H '■> s Kessels auf dem Wege zum Kamin oder dergleichen entnommen und dem Verbrennungsprozeß zugeführt, beispielsweise durch Einführen in d i <=> Verbrennungsluft eines Banner-

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Tell des Abgases in der Brennerkammer selbst so zu rezirkulieren, daß das Abgas in die Flammenwurzel zurückgeführt wird

Ausgehend von einem Kessel der eingangs beschriebenen Art wird im Rahmen der Erfindung eine Rauchgasrückführung innerhalb dp? Kessels vorgenommen, also "kesselintern". Dabei wird von der Grund vor stellung ausgegangen, daß das dem Brennrohr entströmende Brennstoff gemisch, welches zur Flamme entzündet wird, mit einer bestimmten Geschwindigkeit in die Brennkammer übertritt und daher im Bereich vor der Mündung des Brennrohres einen Urterdruck erzeugt (man spricht auch vom Flammenimpuis, d.h. die gerichtete Größe aus dem Produkt von Masse und Geschwindigkeit des Gases in Rieht ing von der Düsenmündung fort). Das aus der Brennkammer in den außerhalb dieser gelegenen Wärmetauscherbereich übertretende Abgas gibt Wärme ab und erleidet Strömungswiderstandsverluste, so daß sich ein Druckgefälle einstellt. An einem Ort dieses Druckgefälles, bei dem der Druck stabil höher ist als der Unterdruck im Flammenbildungsbereich, wird ein Teil des Abgases entnommen und dem Flammenbildungsbereich aufgrund dieses Druckgefälles zugeführt, wodurch sich ein stabiler Strömungszustand einstellt. Die Abgasteilmenge, die zurückgeführt wird, kann grundsätzlich irgendwo im Bereich des Wärmetauscherweges außerhalb des Brennraumes bis einschließlich zum Sammelraum erfolgen, der an den Kamin angeschlossen

ist. Wichtig ist in jedem Falle, daß ein zuverlässiges Druckgefälle vom Ort der Entnahme der Teilabgasmenge zum önterdruckbereich im Entstehungsgebiet der Flamme sichergestellt ist. Es darf mit anderen Worten also keine Gefahr gegoben sein, daß die heißen Gase aus dem Verbrennungsraum über die Abgasriickf iihrlei tung in rjpn Uarmohaiicrhofraum A &dgr; &agr; &Dgr; &EEgr; &agr; a c &ogr; &agr; &agr;&ogr;&Lgr;&agr;&eegr;&agr;&agr;&pgr; Hi oc .. ---&sgr; &sgr; &sgr; »

würde - abgesehen von den umweltschädlichen Einflüssen, die damit verbunden sein könnten, einen "thermischen Kurzschluß" bedeuten.

Die Erfindung wird bevorzugt bei einem Kessel angewandt, der besonders dafür ausgelegt ist, am Abgasausgangsraum eine niedrige Abgastemperatur aufzuweisen, bei dem also im letzten Bereich der Wärmeabgabe eine große Fläche zum angrenzenden aufzuheizenden Wassermantel gegeben ist. Vorzugsweise wird erfindungsgemäß das Abgas vor dieser letzten flächenintensiven Wärmeübergangsstrecke abgegriffen, das Abgas hat dort beispielsweise noch eine Temperatur von etwa <*G0 C, i">£ also deu lieh kühler als die heißen Gase im Verbrennungsbereich, die für die NO -Bildung verantwurtlich sind.

Geht man von einem Heizkessel aus, wie er aus der EP-Patentanmeldung 292 580 bekannt ist, so wird in besonders einfacher Ausführung der vorzugsweise rohrförmig ausgebildete Feuerraumpinsatz, der den Brennraum ngreift, nach oben hin zur Brennerdüse verlängert ausgebildet, und zwar derart, daß die Mündung des Brennerrohres in den von dem Feuerraumeinsatz umschlossenen Innenraum (Brennkammer) eingreift. Dabei muß natürlich die zuzuführende Abgasteilmenge in das innere des die Brennkammer bildenden Feuerraumeinsatzes einströmen köTneü, d.h. der FöüöfräumeinSatZ wird nicht bis zum Deckel an diesen anschließend hochgezogen, sondern

&idigr; mehr oder weniger davon beabstandet end«nd gehalten.

" Die Mündung des Brennerrohres kann allenfalls in der

Öffnungsebene der damit; definierten Brennkammer angeordnet sein, vorzugsweise greift sie aber in den von dem Fetierraumeinsat&zgr; umgriffenen Brennkammerraum ein.

&lgr; Rpi &Lgr; r : bpsnnriprs hp vn r 7.110 f ptj AiisI lihrnno der Erfindiino

\ in Ausbildung eines solchen Kessels mit besonders

'l niedriger Abgas temperatur wird im Übergangsbereich

von der ersten Wärmetauscherstrecke zu derjenigen

j?!,' mit der großen Wärmetauscherfläche der Schlußströmungs-

j| strecke der Abgase ein gezielter Spalt zwischen dem

P/ Feuerraumeinsatz und der diese haltenden Innenwandung

&ngr; des Wassermaateis geschaffen. Im Ausführungsbeispiel

geschieht die durch eine vorstehende, ringsum durchgehend oder unterbrochen ausgebildete Rippe, an der über mehr oder weniger stabförmige oder bereichsweise

;; klein bemessene Abstütz vorsprün ge der rohrförmige

!i Feuer raumeinsatz an der inneren Heizkesselwandung

■ Über die Größe der Spaltbildung in diesem Abstützbereich

ist eine Einstellmöglichkeit für die Größenordnung der Teilstrommenge des abgegriffenen Rauchgases gegeben; der Abstand zwischen der oberen Kante des rohrförmigen Feuerraumeinsatzes und dem Deckel, der von dem Brennerkopf durchgriffen wird, bietet eine weitere Einstellmögliehkeit des Strömungswiderstandes und damit der zurückgeführten Rauchgasteilmenge.

Es ist des weiteren möglich, die nach innen hin gerichtete Wandung des Wassermantels im oberen Bereich von dem Deckel beabstandet zu halten, so daß eine Rauchgasteilaenge aufgrund der Sogwzrküng der Flamse aus dem Ringkanal entnommen werden kann, der zu Ende der Wärme-

tausciie rs t recke angeordnet ist und mit dem Kamin in Verbindung steht. Anstelle eines ringförmigen Spaltes können hl fr auch Bohrungen odor dergleichen vorgesehen werden, d.i. e Hen Abgasringkanal mit dem Unterdruckbereich Zd Beginn der Flnmmenbildunq verbinden.

Das Rauchgas gelangt im Unterdruckbere'ch in d£e Brennkammer , durchmischt sich mit der Fl .-imine und setzt dadurch die Temperatur in diesem Flammen bereich aufgrund des zurückgeführten kühlen Rauch^ases entsprechend he'-ab. Diese "Abkühlung" liegt a:i der erhöhten relativen Wärmekapazität der Rauchgasceilmenge. Ein weiterer Effekt ist, daß die Temperaturspitzen im VerbrennungsLereich dadurch abgebaut werden, d.h. die Temperatur innerhalb der Flamme, die ohne eine solche Maßnahme hinsichtlich ihrer Verteilung sehr unterschiedlich sein kanr, vergleichmäßigt w i. r d . In solchen Tempera türspitzenbereichen würde die NO -Bildung entsprechend begünstigt. Durch den Abbau dieser Spitzen aufgrund der hohen Temeratürdifferenzen zur Rauchgastempeiatur werden diese Bildungszonen entsprechend eingeschränkt.

In besonders bevorzugter Ausführung ist die "zweistufige" Ausgestaltung der Wasserkammer als einteiliges Gußstück ausgebildet, beispielsweise Grauguß, so daß die insbesondere bei weit herabgekühlten Rauchgasen auftretender. Kondensatbildungen problemlos beherrscht werden. Das Gußstück bildet durch Aufnahme von Silikat eine sehr korrosionsbeständige Gußhaut, die wesentlich widerstandsfähiger gegen Kondensat ist als Steh!. Voraussetzung dafür ist allerdings, daß die Gußhaut unverletzt bleibt. Gußhaur-srletzungen treten durcn Bearbeitung und auch durch Reibbelastung auf. Aus diesem Grunde ist in bevorzugter Ausführung die Wandung der Wasserkammer

einstück durchgehend und zumindest im Begrenzungsbereict des Rauchgaskanales unbearbeitet ausgebildet. Vorzugsweise besteht a_e Wasserkammer insgesamt aus einem einstückigen Gußteil.

Der untere stirnseitige Abschluß des Kessels wire durch einen Bodenisolierkörper gebildet, der den Umlenkraum nach unten hin begrenzt. Die Wärmetauscherflächer des Wassermantels verlaufen im Bereich des bzw. dei Rauchgaskanäle vorzugsweise zumindest im wesentlicher vertikal, so daß sich im oben gelegenen Niedertemperaturbereich bildendes Kondensat nach unten hin in Richtunj höherer Rauchgastemperatur abfließen und damit verdampfer kann. Eingehende Ausführungen dazu finden sich ir der DE-OS 35 46 368.6-16.

Nach der EP-OS 292 580 kann im oberen Bereich des Rauchgaskanals die Wasserkammer derart ausgebildet sein, daß sie von dem Rauchgaskanal radial außen umgriffen oder von diesem durchgriffen wird. In diesen Fäller liegt demnach eine aufzuheizende Innenwandung dei Wasserkammer nahe dem- vorzugsweise rohrförmig ausgebildeten Feuerraumeinsatz. Das bedeutet, daß hier eine zum oberen Bereich (Flammenbildungsbereich) der Brennkammer gerichtete Kühlung stattfindet, die insbesondere dann auf die rezirkulierte Randgasteilmenge Einflui hat, wenn diese in diesem Bereich zwischen der Innenwandung der Wasserkammer und dem Feuerraumeinsati nach oben hin abgezweigt gelenkt wird.

Die hier bevorzugt vorgesehene Rauchgasrückführunj bei einem Kessel mit im oberen Bereich innengelegenei Wasserkammer ist ganz grundsätzlich auf eine solche Kesselausbildung nicht beschränkt. Es ist nur erforderlich, eine Möglichkeit der TeilmengenabspalLung rfn?

der Flamnie zugeführten Rauchgases vorzusahen· Im primitivsten Falle könnten das auch Schlitze oder Bohrungen sein, die im oberen Ringraumbereich zwischen der Rauchgassammelkammer mit Anschluß zum Kamin und dem Brennerkopfbereich vorgesehen werden. Anstelle einer Bohrung kann auch ein durchgehender Spalt zwischen der oberen Berandung der inneren Kesselwandung und des Dec):sl vorgesehen ssia. Die bevorzugte Abzweigung des rückgeführt&T; Teilstrombereiches des Abgases aus dem Ubergangsbereich zwischen dem unteren und dem oberen Rauchgaskanalabschnitt kann jedoch den Vorteil haben, da3 diese rückgeführte Abgasmenge nicht zu weit abgekühlt ist.

Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfaßt, insbesondere unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiele, deren nachfolgende Beschreibung die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Vertikalschnitt nach der Linie

I, H-I, II in Figur 3 durch ein erstes Ausführungsbeispiel, bei welchem eine Abzweigung einer rückzuführenden Abgasteilraenge aus dem vertikalen Mittelbereich des Rauchgaskanales des stehend betriebenen Kessels erfolgt;

Figur 2 einen Vertikalschnitt nach der Linie

I, H-I, II in Figur 3 durch ein zweites Ausführungsbeispiel, bei welchem eine Abzweigung einer rückzuführenden Rauchgasteilmenge aus dem Rauchgaasammelraum unterhalb des Kessel deckeis erfolgt;

Figur 3 einen Schnitt nach der Linie &Igr;&Igr;&Igr;-&Idigr;&Igr;&Igr;

Ifj in den Figuren 1 und 2.

Die Ausführungsbeispiele zeigsn einen stehend angeordneten Heizkessel 1> an desseu oberer Stirnseite ein ' Brenner als Sturzbrenner angeordnet ist; des Brenner

Ü ist in den Figuren 1 und 2 nur mit seinem Brennerrohr 2 angedeutet wiedergegeben, Ds- Heizkessel 1, der ff einen im wesentlichen kreisrunden Querschnitt aufweist, % ( ist in seines Zentrum mit einem Feuerraum 3 versehen, der sich nahe der Innenseite der oberen Stirnwand etwa von der Mündung des Brennerrohres 2 ausgehend bis in den 3odenbereich des Kessels erstreckt und dort offen in einem Umlenkraum 4 mündet. Die in dem Feuerraum 3 d;rch die Verbrennung entstehenden heißen Rauchgase strömen somit abwärts, werden in dem Raum 4 umgelenkt und seitlich des Feuerraumes in Gegenrichtung

weitergeführt.

'{'■- Der Feuerraum 3 weist eine im Anschluß an die obere stirnseitige Begrenzung des Feuerraumes 3- angeordnete erste Zone auf, in der sich die Flamme bildet und die hier daher Flammenbildungszone 5 genannt wird. An diese Zone 5 schließt sich über den Rest des Feuernumes 3 nach unten hin gesehen eine weitere Zone an, in der die Flamme ausbrennt und daher als Flammenausbrandzone 6 bezeichnet ist. Der Feuerraum 3 und damit die Flammenbildungszone 5 und die Flammenausbrandzone 6 wird von einer al·; Stahlrohr ausgebildeten Wandung eines Feuerraumeinsatzes 7 begrenzt. Der insi^samt mit 8 bezeichnete Wasserraum ist in zwei Wasserraumbereiche, nämlich einen ersten Bereich 11 und einen zweiten Bereich 9 unterteilt, die miteinander durch einen mehrteiligen Hbergangsbereich 14 in Verbindung

stehen. Der zweite Bereich 9 umfaßt mit seiner Innenwandung 10 unter Bildung eines hohlzylinderförmigen Raumes Eit Abstand den Feuerraumeinsatz 7 im Bereich der Zone 6, während der erste Bereich 11 mit seiner Innenmactelwandung 12 den Feuerraumeinsatz 7 im Bereich der Zone 5 umgreift. Ein insgesamt mit 15 bezeichneter Rauchgaskanal erstreckt sich von der unten liegenden Umlenkkammer U. außerhalb des Feuerraumes 3 bis in einen im oberen stirnseitigen Bereich des Kessels ausgebildeten Raudgas-Sammelraum 19, der über einen Ausgang 20 an einen nicht weiter dargestellten Kamir» angeschlossen ist. Der Rauchgaskanal 15 weist in dieser Rauchgas-Strömungsrichtung gesehen einen ersten Abschnitt 16 auf, der sich in dem hohlzylindrischen Raum zwischen dem Feuerraumeinsatz 7 und der Innenwandung 10 des zweiten Wasserraumbereiches 9 erstreckt, und pflanzt sich in einem zweiten Abschnitt 17 fort, der hier durch eine Vielzahl von Durchgangshohlräumen 35 gebildet ist, die über den Umfang gleichmäßig verteilt und parallel verlaufend so angeordnet sind, daß sie den ersten Wasserraumbereich 11 mit Abstand von dessen Innenwandung 12 durchgreifen. Die beiden Abschnitte 16 und 17 des Rauchgaskanales 15 stehen übe' einen Rauch iszwischenraum 18 miteinander in Verbindung, wie dies die Figuren 1 und 2 erkennen lassen.

Der Umlenkraum 4 ist nach unten hin durch einen Bodenisolierkörper 21 abgeschlossen tier an dem als Gußteil ausgebildeten zweiten Wasserraumbereich 9 angeordnet ist. Die obere Stirnwand des Heizkessels 1 ist durch einen Deckel 23 gebildet, der zum Kesselinneren hin eine Isolierung aufweist und sich über die gesam e Kesselstirns»ite hinweg erstreckt. Der Deckel 22 ist in nicht näher dargestellter Weise aufklappbar bzw. abnehmbar, so daß durch die entstehende Öffnung eine

Reinigung des Feuerraumes und der Rauchgaskanalabschnitte ermöglicht wird.

Die beiden Wasserraumbereiche 9 und 11 stehen mittpis des in Umfangsrichtung von den Rauchgasübergängen zu den Durchgangshohlräumen 35 unterbrochenen Übergangsbereiches 14 miteinander in Verbindung. Das über einen Was sere in la &eegr; 24 in deii zweiten naassrraumbc reich 9 eingeführte Wasser tritt somit in den erstsn Wasserraumbereich 11 über und gelangt von dort über einen Wasserauslaß 25 wieder &eegr; ich außerhalb des Kassels.

Die Flammenbildung findet in der vom B ^nner 2 aus gesehen ersten Zone 5 des Feurrraumes 3 statt und entfaltet große Hitze. In dieser Zone 5 ist i-wischen dem Feuerraumeinsatz 7 und der wassergekühlten Innenwandung 12 des ersten Wassermantelbereichs 11 ein verhältnismäßig kleiner radialer Abstand freigelassen, so daß Wärme abgeführt wird, wodurch ein Betrag zur Verringerung der Bildung von NOx geleistet wird. Die Flamme tritt in die Zone * des Feuerraums ein, die aufgrund des radial angrenzenden, größer bemessenen und das heiße Rauchgas aufnehmenden ersten Abschnittes 16 des Rauchkanals 15 verhältnismäßig heiß ist, so daß ein guter Ausbrand der Flamme erfolgt, wodurch die Bildung von Schadstoffen wie Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffen und Ruß wesentlich reduziert wird.

Das Rauchgas durchtritt ausgehend von dem Umlenkr^um 4 nacheinander die Abschnitte 16 und 17 des Rauchgaskanales sowie den diese verbindenden mehrteiligen Rauchgaszwischenraum, wobei im ersten Abschnitt ein Großteil der Wärme des Rauchgases über die Innenwandung 10, die mit Rippen 28 versehen ist, an das Wasser in dem Wasserraumbereich. 9 abgegeben wird. Im Bereich des Rauchgaszwischenraumes 18 herrscht durch Strahlungswärme

aus dem oberen Bereich der Zone 6 eine Temperatur, *

&PSgr; die die Ansammlung von Kondensat behindert. Danach U

wird das Raucchges über die Strömungsstrecke entlang [;.;

der Außenwandung 13 des ersten Wasserraumberei<~ hes
11 gekühlt und verläßt somit mit nur noch geringer
Wärme den Kessel über den Rauchgassammeiraum 19 und
den Ausgang 20. Währond der zweite Wasserraumbereich

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und die von dem Feu<: rraumeinsatz 7 ausgehende Strahlungswärme dient, hat der erste Wasset -aumbereich Il die
Aufgabe, die Umgebung der Zone 5 und das Rauchgas |

in dem Abschnitt 17 des Rauchgaskanals zu kühlen. ■!:

Auf diese Weise wird eine gedrungene Bauweise bei
gleichzeitig gutem Ausbrand der Flamme erreicht. ^

Wie die Zeichnungen erkennen lassen, sind die den ,

gesamten Wasserraum 8 umfassenden Wandungen, d.h.
einschließlich der Übergänge im Bereich des Rauchgaskanals 15 von dessen ersten Abschnitt 16 zu dessen zweiten i Abschnitt 15 in Form mehrerer paralleler Durchführungs- i kanäle 15 sowie einer Aufnahmeausbiidung für den ßodenisctierkörper 21 und einer Teileinfassung des Rauchgaskanales 19 als einstückiges Gußteil, insbesondere Graugußteil, ausgebildet. Es bedarf daher keiner Bearbeitung ;■: der Graugußflächen im Bereich der Rauchgasführung ';: vor allem in deren zur Kondensatbildung neigenden h_t Bereich. Wie die Figuren 1 und 2 erkennen lassen, _; "ind an der Innenwandung 10 des zweiten Wasserraumbe- i reiches 9 radial nach innen vorstehende Rippen 28 ,; ausgebildet, die der Erhöhung der Wärmetauscherfläche
im ersten Abschnitt 16 des Rauchgaskanals 15 dienen. -j Die Größe der Wärmeübergangsflache im Bereich des zweiten Abschnittes 17 des Rauchgaskanals 15 läßt ■); sich durch die Anzahl und/cder Formgebung der Durchgangs- | kanäle 35 beeinfluBen. W.

Beim Aus f iihrungsbeispiel gemäß Figur 1 wird der hohlzy 1 inderf örmige Raum 40 zwischen der Außenwand des Feuerraumeinsatzes 7 im Bereich der Flammenbildungszone 5 und der Außenwandung 12 des ersten Wasse'rraumbereiches 11 als Kanal für die Leitung einer aus dem Rauchgaszwi-" schenraum 18 abgezweigten Rauchs^steilmenge hin zum

&Ggr; Raum ^wischen dem Deckel 2-5 und der oberen Stirnkante

des Fen"rraumeinsatzes 7 geleitet. Die obere Stirnkante ;■' des Feuerraumeinsatzes 7 ist rr<it einem Abstand 39

!(' von der Innenwandung des Deckels 23 beabstandet, so

daß die Rauchgasteilmenge entsprechend dem links gezeig-

f ten Pfeil in die obere Stirnseite des Feuerraumeinsatzes

&lgr; 7 «intreten kann, und zwar über den Bereich der Fläche

;. Al. Das Brennerrohr 2 ragt etwas in den von dem rohrför-

ji, migen Feuerraumeinsatz 7 umgriffenen Raum hinein.

'' Durch di^ Austrittsgeschwindigkeit der dem Brennerrohr

|| 2 entströmenden, zur Flammenbildung führenden Brennstoffe

P oder Brennstoffgemische wird ein Unterdruck erzeugt,

!,»;: der die abgezweigte Rauchgasteilmenge ansaugt und

der Flamm« im Bildungsbereich zuführt.

Oberhalb des Rauchgaszwischenraumes 18 ist von der Wandung 12 nach radial innen abftrebend eine in Umfangsrichtung durchlaufende oder unterbrochen ausgebildete Rippe kl ausgeformt, an der Vorsprünge 43 abgestützt sind, die in Umfangsrichtung verteilt an der Außenwandung des Feuerraumeinsatzes 7 ausgebildet. beispielsweise angeschweißt, sind. Die Abmessungen sind derart getroffen, daß sich zwischen der Rippe 42 und den Vorsprüngen 43 ein mehr oder weniger unterteilter, im übrigen aber hinsichtlich des Gesamtquerschnittes entsprechend zu bemessener Spalt 44 bildet, der die Menge des abgezweigten Rauchgasteiles bestimmt. Von dem Rauchgaszwischenraum 18 ausgehend durchströat die bereits entspre-

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chend abgekühlte R.uichgasteilmenge rlen hohlzy 1 inderf cirmigen Kanal 40 und wird dabei durch das Entlangstreichen an der wassergekühlten Innenwandung 12 des ersten Wasserberei'ies 11 gekühlt bzw. hinsichtlich der Aufheizung vom Ft terraumeinsat&zgr; 7 im Bereich dpr Zone 5 her gesehen be-^enzt. Damit wird eine Kühlwirkung auf die Flammen L> ' ldun gszone ^ des Feuer räumt'-- 1 ausgeübt, die neben der Zuführuna der Rauchgasteilmenge einer Bildung von NOx entgegenwirkt. Die Kühlwirkung dieser Rauchgasteilmenge kann durch einstückig an der Tnnenwandung 12 in den Kanal 40 vorspringende Rippen noch erhöht we &tgr; den.

Bei dem &Lgr;·¹ s f ührungs beispiel gemäß Figur 2 wird der von der Innenseite des Deckels 23 beabstandete obere Randbereich des Feuerraumeinsatzes 7 mit einer kegelförmigen Erweiterung 45 versehen, was der besseren Einleitung der Rauchgasteilmenge lient, die in diesem Ausführungsbeispiel ins dem Rauchgassammelkanal 19 abgezweigt wird, und zwar durch eine Bemessung dei Innenwandung

obere Berandung einen ringförmigen Spaltabstand 46 zur Innenwandung des Deckels 23 aufweist. Durch die Größenordnung dieses Spai tabs tandes '· &eeacgr; und/oder aber auch dessen Unterbrechung läßt sich wiederum eine Mengenbestimmung der abgezweigten, der Flasv.=a^j.:;bildungs zone unter Unterdruck zuzuführenden Rauchgasteilmeage vornehmen.

Um eine gleichmäßige Zufuhr der abgezweigten Teilmenge das Rauchgases sicherzustellen, müssen stabile Druckverhältnisse angestrebt werden. Diese sind beim Abzweig der Rauchgasteilmenge aus dem Rauchgaszwischenraum 18 eher gegeben als bei dem Abzweig aus dem Rauchgassam-Hsslraum 19 ans Ende des Rauchgaskanals 15, so weit dieser mit dem Ausgang zum Kamin hin entsprechende

Di-ckschwankungen erfährt. Aus diesem Grunde und wegen der besseren K'hlung der Flammenbildungszone 5 durch die Teilmengenströmung des Rauchgases im Kanal 40 wird daher die Ausführung gemäß Figur 1 bevorzugt. Grundsätzlich könnte man die beiden unterschiedlichen Abzweigungen der Rauchgasteilmenge nach den Figuren 1 und 2 auch nebeneinander vorsehen.

Claims (10)

PC Patentconsult AG CH-6300 Zug F 13.743 fl/hi ANSP RuC H E

1. Heizkessel mit integrierter Abgasrezirkulation für die Verbrennung von flüssigem oder gasförmigem Brennstoff mit einem in Strömungsrichtung offenen Feuerraumeinsatz (7) und einem stirnseitig angeordneten Brenner mit - vorzugsweise von oben nach unten gerichteter Flamme, in die ein Teil des Rauchgases zur Kühlung der Flammentemperatur zurückgeführt wird, wobei der Rauchgasteilstrom über einen zwischen dem Feuerraumeinsatz (7) und dem Kesseldeckel (23) gebildeten Öffnungsquerschnitt aufgrund der Austrittsgeschwindigkeit der Flamme aus dem Brennerrohr (2) der Flamme zugeführt wird.

2. Heizkessel nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der beidendig stirnseitig offene Feuerraumeinsatz (7) flammeneintrittsseitig in einem 20 bis 50 mm, vorzugsweise 30mm, betragenden Abstand (39) von der Innenwandung des Kesseldeckels (23) angeordnet einn Fläche (41) zwischen dem Deckel (23) und dem Feuerraum (3) bildet, über die ein Rauchgasteilstrom in die Flamme zurückgeführt wird.

3. Heizkessel nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Feuerraumeinsatz (7) in einem Abstand von 10 bis 30 mm. vorzuesweise 15 mm. zur Innenwanduna

(12) eines ersten, die Flammenbildungszone des Feuerraumes (3) umgreifenden ersten Wasserraumbereiches (11) angeordnet einen hohlzjlindrischen Kanal (AO) zwischen einem Rauchgaszwisehensarnffielraurn (18) und dem dem Brennerrohr (2) zugewandten Übertrittsbereich des Rauchgasteilstromes in die Flammenbildungszone (5) des FeueTraumes (3) bildet.

4. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis

dadurch gekennzeichnet,
daß an der Innenwand (12) des ersten Wasc-erraumbereiches (11) in Rauchgasströmungsrichtung eine nach radial innen gerichtet in Umfangsrichtung durchgehend oder unterteilt verlaufende Rippe (42) ausgebildet ist, an der der Feuerraumeinsatz (7) über mehrere von ihm radial abstehend ausgebildete Vorsprünge (43) abgestützt ist.

5. Heizkessel nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Innenwandung (12) eines ersten, die Flammenbildungszone (5) des Feuerraumes (3) umgreifenden Wasserraumbereiches (11) im Bereich des Rauchgassammelraumes (19) mit einem Spaltabstand (46) zum Kesseldeckel (23) ausgebildet ist.

6. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis

dadurch gekennzeichnet,
daß der Feuerraum^insatz (7) im Bereich des Rauchgassammelranmes (19) mit einem Abstand (39) zum Kesseldeckel (23) ausgebildet ist.

7. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis

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uadurch gekennzeichnet,
daß der Feuerraumeinsatz (7) im Bereich des Flaramenaustrittes aus des Brenn«;rohr (2) mit vergrößertem Durchmesser kegelig (45) ausgebildet ist.

8. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Brennerrohr (2) des Brenners in die benachbarte Mündung des Feuerraumeinsatzes (7) hineinragt.

9. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 6 bis 8,

dadurch gekennzeichnet,

daß der der Flamme zugeführte Rauchgasteilstrom aus einem Mittelbereich des Rauchgaskanales (15) abgezweigt

10. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet,

daß der gest.mte Wasserraum (8) durch ein einstückiges Gußbauteil gebildet ist.