DK164717B - Indretning til varmegenvinding og til rensning af roeggasser - Google Patents

Description

DK 164717B

Den foreliggende opfindelse angår en indretning til varmegenvinding og til rensning af røggasser, og som er anbragt mellem et varmeanlæg såsom en varmekedel til olie, gas eller fast brændsel og en skorsten og af den i indled-5 ningen til krav 1 angivne art.

I de senere år er der blevet gjort forøgede anstrengelser for dels at forøge varmekedelens virkningsgrad og dels at formindske miljøbelastningen på grund af røggasserne.

10 Med henblik på sænkning af energiforbruget blev de såkaldte lavtemperatur- og dybtemperaturkedler samt de såkaldte brændværdikedler udviklet.

Mens tidligere ved de traditionelle varmekedler temperaturer på 200°C var sædvanlige ved kedelenden, op-15 nås i dag temperaturer på under 100°C. Dette opnås ved brændværdikedelen ved, at ved siden af varmeenergien i brændslet udnyttes også fordampningsenergien i forbrændingsluften. Sådanne kedler kan kun udnyttes fuldt ud, når varmeanlæggets returløbstemperatur ligger under røg-20 gassens vanddugpunktstemperatur.

Denne er ved gas 50 til 60°C og ved olie 40 til 55°C. Anvendelsesområdet indskrænker sig dermed til lavtemperaturopvarmning og er uegnet til de varmeanlæg (90/70°C), der overvejende er i anvendelse i dag. Lav-25 temperaturopvarmning betyder imidlertid højere byggeomkostninger, idet der kræves en større varmeflade (ca.

40%).

En yderligere ulempe består i, at konventionelle skorstene er uegnede til brændværdianlæg på grund af de kraftige vand- og dampangreb og de forøgede tæthedskrav.

Når vanddampdugpunktstemperaturen inden i skorstenen underskrides, udfældes kondensat, som kan føre til tilsodning. Mængden af kondensat afhænger først og fremmest af skorstenens varmetab og af skorstensdimen-35 sioneringen. En- og toskals skorstene tilfredsstiller på ingen måde længere moderne varmekedlers krav. Der findes imidlertid allerede passende skorstenskonstruktioner, der

DK-164717 B

2 er fugtighedsufølsomme, for eksempel treskals skorstene med bagventilation eller konstruktioner med indvendigt glaserede foringsrør.

Der er også allerede blevet foreslået syrebestan-5 dige, indvendige skorstensbeklædninger af glas (DE offentliggørelsesskrift nr. 3.340.109).

Såfremt brændværdianlæggene drives med overtryk (røggasventilator) på røggassiden, så er på grund af risikoen for gasudstrømning og transporten af restfugtig-10 hed i røggasserne tætte metalrør af rustfrit stål eller bestemte aluminiumlegeringer med eller uden belægning anvendelige, når disse rørledninger installeres i ildbestandige skakter (de ildbestandige skakter er ofte konventionelle, ældre skorstene), og mellemrummet mellem røggasledning og 15 skakt er ventileret. Ventilationen tjener som sikkerhed ved eventuelle utætheder.

Kondensatbortskaffelsen ved foden af skorstenen er ved disse "våde" røggasledninger ligeledes problematisk, idet (i Tyskland) en ubegrænset bortledning til det 20 offentlige kloaknet kun er tilladt indtil en fyrydelse på indtil 50 kW.

Sammenfattende må det fastslås, at de energibesparelser, der er mulige med brændværdikedler, kun opnås, når; 25 1. der anvendes en 20.000 til 30.000 kr dyrere kedel, 2. en reparationstilbøjelig røggasventilator holdes i drift, 3. der etableres en med rustfrit stål eller glas indvendigt beklædt skorsten, som drives i en permanent kon- 30 densatproces med korrosionsforekomster, 4. spildevandsproblemet løses ved surt og dermed i hvert fald risikabelt kondensat, 5. at en betydelig kortere levetid for disse anlæg accepteres ved drift under dugpunktet i kedel og skorsten.

35 Spildevands- og korrosionsproblemet kan overvindes med et indsprøjtningsneutralisationsanlæg som beskrevet i

DK 164717 B

3 DE offentliggørelsesskrift nr. 3 139 794. Ved dette anlæg er der mellem røggasafgangen fra varmekedelen og en efter-koblet rørbundtvarmeveksler tilvejebragt et neutralisationsbad, idet neutralisationsvæsken ved hjælp af en cirkulations-5 pumpe indsprøjtes i røggasafgangen fra varmekedelen og i varmevekslerrørene. De tilbageværende røggasser bortsuges ved hjælp af en røggasventilator. Anvendelsen af bevægelige dele i røggasanlægget gør imidlertid hele anlægget tilbøjeligt til driftsforstyrrelser, ved hvilke så enten neutralise-10 ringen bortfalder, så at hele skorstenssystemet på grund af den dermed forbundne forøgelse af sulfat- og sulfitandelen i røggassen ligger under for en forøget korrosion, eller al trækken i skorstenen bryder sammen på grund af udfald af røggasventilatoren. Anvendelsen af det flydende neutralisa-15 tionsmiddel har desuden den ulempe, at dettes pH indtil den fuldstændige udskiftning af væsken aftager stadig mere, så at neutralisationseffekten tager stadig mere af, og der igen kan optræde forøgede korrosionsfænomener i det efterfølgende skorstenssystem. En i det væsentlige konstant neu-20 tralisering af kondensatet er på grund af den bestandige anvendelse af hele neutralisatormængden ikke mulig.

Formålet for opfindelsen er derfor at tilvejebringe en indretning til alle de i handelen værende varmekedler samt navnlig til ældre anlæg, hvormed uden forandring af 25 varmekedelen og uden belastning af spildevandet, samt uden at man må foretage dyre ombygninger af skorstenen, en energibesparelse og en rensning af røggassen er mulig.

Dette formål opnås ifølge opfindelsen ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne.

30 Væsentlig ved denne indretning er den til røggasaf gangen fra varmeanlægget tilsluttelige varmeveksler, som køler røggassen til under kondensationspunktet, i kombination med en varmeveksleren efterkoblet neutralisator samt fortrinsvis med en skorsten eller en indvendig skorstensbeklæd-35 ning af glas.

DK 164717 B

4 I DE-offentliggørelsesskrift nr. 3.021.572 er det allerede blevet foreslået at efterkoble varmekedelen en varmeveksler af rustfrit stål, og at beklæde skorstenen indvendigt med et rør af rustfrit stål. Det har imidler-5 tid vist sig, at konstruktionsdele af rustfrit stål ikke er tilstrækkelig resistente overfor det forekommende svovlsyreholdige kondensat.

Mod anvendelse af glas i varmevekslere har der hidtil bestået betydelige fordomme: Glas er et skrøbeligt 10 materiale. Varmeovergangen gennem glasrørvæggen er som bekendt dårlig. Tætningen af glasrør i rørbunde er problematisk svarende hertil beskriver DE offentliggørelsesskrift nr. 3 139 794 en meget kompliceret og dermed svigttilbøjelig, dyr befæstelse af glasrør, som på grund af sine 15 dimensioner og sin pris hverken kan komme på tale til bestående ældre anlæg eller til små nyanlæg.

Det viste sig nu overraskende, at en varmeveksler med et rørbundt af glasrør af syrefast glas løser alle hidtidige problemer, når i modsætning til sædvanlig var-20 mevekslerpraksis røggassen, som skal køles, ledes gennem rørene og kølemediet omkring disse rør, og det udskilte kondensat strømmer gennem rørene i retning mod skorstenen og løber fra før skorstenen til en neutralisator. Herved fremkommer der en enkel konstruktion og en lille konstruk-, 25 tionshøjde, navnlig når varmevekslerens yderkappe består af tynd stålplade.

Indretningen ifølge opfindelsen frembyder den fordel, at: - ingen ny, dyr specialvarmekedel er nødvendig til kon- 30 densationsdrift, og - brænderindstillingen forenkles væsentligt. Der skal kun yderligere indstilles en gunstig soddannelse. C02-indhol-det i røggassen spiller en underordnet rolle, idet energien i den overskydende, opvarmede forbrændings- 35 luft igen tilbagevindes i varmeveksleren.

O

DK 164717B

5

Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere ud fra en udførelsesform, idet der henvises til tegningen, på hvilken fig. 1 viser en skematisk gengivelse af et anlæg 5 ifølge opfindelsen, og fig. 2 et snit gennem en rørforbindelse i skorstenen eller den indvendige skorstensbeklædning ifølge opfindelsen.

I fig. 1 er vist den samlede indretning 1 ifølge 10 opfindelsen bestående af en varmeveksler 2, en neutra- lisator 3 og en skorsten eller indvendig skorstensbeklædning 4. De i en varmekedel 16 dannede røggasser 19a kommer gennem røggasafgangen 16a til varmeveksleren 2, hvor de gennemstrømmer de i en kappe 5 anbragte rør 6, som 15 omspules af en varmevekslervæske 17. Ved den viste udførelsesform er varmevekslervæskekredsløbet kombineret med varmeanlæggets opvarmningskredsløb 15.

De under kondensationspunktet afkølede røggasser 19b kommer gennem en røggasafgang 2a til en rørstuds 7 20 og derfra til neutralisatoren 3, hvor også kondensatet samles, som derpå gennem et faldrør 8 kan strømme ned i en neutraliseringspatron 9. Det neutraliserede kondensat 18 opfanges· i en beholder 10, hvorfra det gennem et af-løbsrør 11 tilføres kloaksystemet.

25 Varmeveksleren 2 består fortrinsvis af et lige, ydre kapperør 5, i hvilket der er anbragt et antal lige glasrør 6 parallelt med længdeaksen for den ydre kappe, og gennem hvilke røggassen ledes, mens disse glasrør 6 omspules af varmevekslervæsken 17.

30 Som varmevekslervæske 17 (kølemedium) anvendes vand, men også enhver anden egnet væske kan anvendes. Fortrinsvis er varmeveksleren 2 indbygget med sin kølevandstilgang og -afgang i varmeanlæggets varmtvandsreturløb.

Derved bortfalder også nødvendigheden af en pumpe til 35 cirkulation af varmevekslervæsken 17.

DK 164717 B

6

O

Varmeveksleren 2 uddrager fra de fra varmekedelen 16 udstrømmende, endnu varme røggasser ved afkøling under kondensationspunktet yderligere varmeenergi. Denne energi kan anvendes til forvarmning af anlæggets opvarm-5 ningsvand.

Det herved forekommende kondensat 20 tilføres en neutralisator 3.

Fordelene er: - energibesparelse på indtil 17% ved udnyttelse af røg- 10 gastabene og kondensationsvarmen i røggassen i af hængighed af virkningsgraden af varmekedelen 16 og den faktiske driftstilstand, - miljøvenlighed: udfældning af skadelige stoffer i røggassen ved konden-15 sation. De skadelige stoffer (f.eks. SC^) foreligger i koncentreret form i kondensatet 20 og belaster derved ikke længere miljøet. Kondensatet 20 neutraliseres på simpel måde i neutralisatoren 3, - ved anvendelse af glaskonstruktionsdele i kondensations- 20 området opnås en varig kemisk resistens overfor de ag- gresive kondensater, - problemfri indbygning af varmeveksleren 2 mellem varmekedelen 16 og skorstenen 4 (vandret eller lodret), - ingen nødvendig ekstra regulering af varmekedelen 16, 25 idet varmeveksleren 2 fortrinsvis indbygges i varmean læggets returløbsledning.

Neutralisatoren 3 har f.eks. en af afkølet røggas gennemstrømmet rørstuds 7, et på denne rørstuds 7 på-formet faldrør 8 til bortledning af røggaskondensatet 20, 30 en i en beholder 10 anbragt neutralisatorpatron 9, i hvilken faldrøret 8 udmunder, og et på denne beholder 10 anbragt udløbsrør 11 til bortledning af den neutraliserede kondensatvæske 18. Neutralisatoren 3 arbejder såle-' des som en sifon.

35 7

UK Ib4/I/D

Ο

Til rørstudsen 7 er skorstenen eller den indvendige skorstensbeklædning 4 tilsluttet, som er sammensat af et antal rørafsnit 12.

Som det er vist i fig. 2, sættes rørafsnittene 12 5 under mellemlægning af et tætningselement 14 med T-formet tværsnit oven på hinanden og fikseres ved hjælp af en rørholder 13.

Ifølge en anden udførelsesform kan tætningen mellem rørafsnittene 12 bestå af et tætningselement af f.eks.

10 silikonegummi, der ligger som en manchet om forbindelsesstedet mellem to rørafsnit, idet en tætningslæbe, der fortrinsvis er belagt med teflon, rager ind mellem rørenderne, som skal forbindes. Manchetten er på den mod glasrøret vendende side stærkt ru, eksempelvis forsynet med ril-15 ler, der sørger for en tilstrækkelig vedhæftning af tætningselementet til glasrørsfladen. En over tætningselementet skudt rørholder presser manchetten imod glasrøret.

De i skorstenen 4 og i varmeveksleren 2 forekommende, sure kondensater (pH-værdi: 2,7), der alt efter 2o driftstilstanden andrager ca. 0,7 liter kondensat pr. liter brændselsolie, renses og neutraliseres i neutralisa-toren 3, eksempelvis ved hjælp af aktivt kul og kalkstensgranulat.

I regelen er kun en enkelt udskiftning af neutra-25 lisatorpatronen 9 (kalksten + aktivt kul) nødvendig pr. år, så at der kun forekommer meget små omkostninger til aktive miljøbeskyttelsesforanstaltninger ved boligopvarmningsanlæg. Den aftagende rensningsvirkning af neu-tralisatorpatronen kan angives ved farveomslag af indi-30 katorpapir. Der kan også anvendes et pH-meter 11a til stadig overvågning af funktionsdygtigheden af neutrali-satoren 3 og til efter behov at afbryde afstrømningen af kondensat 18 til afløbet. Dette pH-meter indbygges hensigtsmæssigt i udløbsrøret 11 fra neutralisatoren 3 og 35 kan f.eks. fungere på den måde, at det ved underskridelse af en mindste pH-værdi frembringer et elektrisk sig-

DK 164717B

8 o nal, som kan åbne og lukke en magnetventil 11b. Magnetventilen 11b spærrer udløbsrøret 11 fra neutralisatoren 3, så at det neutraliserede kondensat kan strømme bort via en højere liggende afløbsledning 11c til en samlebe-5 holder lid. Samtidig viser varmeanlægget alarm (kontrollampe Ile) .

Spildevandet har efter neutralisationen en pH- -værdi på 7,7 og kan efter gældende spildevandsregler uden betænkning tilføres det offentlige kloaksystem. SCL·- —3 ^ 10 -indholdet i spildevandet ligger i området fra 10 %.

Til neutralisatoren 3 er skorstenen eller den indvendige skorstensbeklædning 4 tilsluttet, som består af ét, eventuelt flere, rørafsnit 12, idet der fortrinsvis mellem rørafsnittene 12 er anbragt et syrefast og tempera-15 turbestandigt tætningselement *14 med T-formet tværsnit.

Der kan også anvendes bertelkantpakninger, O-ringspakninger eller andre egnede pakninger. Ved hjælp af egnede rørholdere 13 fikseres disse rørafsnit i deres stilling.

Takket være den varige kemiske bestandighed over-20 for alle ved kondensationsdrift forekommende stoffer optræder der ikke længere tilsodning af skorstenen. Skorstenssystemet er tæt både overfor røggasserne og overfor de forekommende kondensater.

En formindskelse af skorstenstværsnittét med en 25 faktor på 0,6 er mulig som følge af røggasafkølingen ved varmevekslerdrift, så at den indvendige skorstensbeklædning også kan indbygges i allerede foreliggende skorstene.

En yderligere fordel ved indretningen ifølge opfindelsen består i, at en isolation af røggasbortlednin-30 gen, dvs. skorstenen eller den indvendige skorstensbeklædning 4, er overflødig, idet kondensationsdriften netop er ønsket. Desuden er rensningsåbninger til skorstensfejeren ikke længere nødvendige.

Endvidere foreligger der mulighed for indbygning 35 af en automatisk skorstensrensning (vaskning af glasrørenes inderflader ved hjælp af en vandforstøvningsind-

DK 164717 B

9

O

retning i skorstenstoppen). Ved kondensationsdrift bevirker imidlertid den forekommende kondensatmængde allerede en selvrensningseffekt i skorstenen.

Den fuldstændige transparens ved anvendelsen af 5 glasrør muliggør en besigtelseskontrol.

10 15 20 25 30 35

Claims (4)

1. Indretning (1) til varmegenvinding og til rensning af røggasser og til indbygning mellem et varmeanlæg såsom en varmekedel til olie, gas eller fast brændsel og en skorsten 5 (4) med en tilsodningsbestandig, indvendig skorstensbeklæd ning, og med en mellem en røggasafgang (16a) fra en varmekedel og skorstenen anbragt rørbundtvarmeveksler (2), der har parallelt med hinanden forløbende varmevekslerrør (6) af glas, gennem hvilke røggassen og fremkommet kondensat 10 føres, og omkring hvilke et kølemiddel føres, og en neutrali-sator (3) til neutralisering af kondensatet, kendetegnet ved, at varmevekslerrørene (6) i rørbundtvarme-veksleren (2) har en omgivende kappe (5) af tynd stålplade, inden for hvilken kølemidlet føres, at der er tilvejebragt 15 en rørstuds (7), der er anbragt i strømningsretningen for røggassen efter rørbundtvarmeveksleren (2) og før skorstenen (4), idet varmevekslerrørene (6) er anbragt således, at det fremkomne kondensat kan strømme til rørstudsen (7), og at der er tilvejebragt et med rørstudsen (7) forbundet faldrør 20 (8) til bortledning af kondensatet til neutralisatoren (3).

2. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at varmeveksleren (2) med sine kølemiddeltilslutninger er indbygget i varmeanlæggets varmtvandsreturløb.

3. Indretning ifølge krav 1 eller 2, kendeteg-25 net ved, at neutralisatoren (3) består af følgende konstruktionsdele - en i en beholder (10) anbragt neutralisatorpatron (9), i hvilken faldrøret (8) udmunder, og - et på beholderen (10) anbragt udløbsrør (11) til bortled-30 ning af den neutraliserede kondensatvæske.

4. Indretning ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at skorstenen eller den indvendige skorstensbeklædning (4) består af et af eventuelt flere rørafsnit (12) sammensat rør, idet der mellem rørafsnittene 35 (12) er anbragt et syrefast og temperaturbestandigt tæt ningselement (14) med T-formet tværsnit, og som tillige udgør en trækmodstandsdygtig forbindelse.