EP0428117B1 - Heizkessel mit Abgasrückführung zum Brenner - Google Patents

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EP0428117B1
EP0428117B1 EP90121659A EP90121659A EP0428117B1 EP 0428117 B1 EP0428117 B1 EP 0428117B1 EP 90121659 A EP90121659 A EP 90121659A EP 90121659 A EP90121659 A EP 90121659A EP 0428117 B1 EP0428117 B1 EP 0428117B1
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exhaust gas
burner
flue
gas return
chamber
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Heinrich Dörnbach
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Viessmann Werke GmbH and Co KG
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Viessmann Werke GmbH and Co KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C5/00—Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/24—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers
    • F24H1/26—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body
    • F24H1/263—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body with a dry-wall combustion chamber

Definitions

  • the invention relates to a boiler with exhaust gas recirculation to the burner consisting of a water-carrying housing, which has a pipe-shaped, an at least indented, ring-cylindrical and through which a chamber enclosing the combustion chamber, on the exhaust side with a flue gas collecting chamber and on the burner side is closed with a closure door carrying the burner Longitudinal ribs-arranged heating gas flue is arranged inwardly delimiting reversing combustion chamber, wherein an exhaust gas return flow channel, which extends over the whole or approximately the entire length of the pipe run, is arranged in the pipe train between the latter and the pot-shaped reversal combustion chamber, and the open end of the pipe flue is through an exhaust gas backflow opening in the closing door the suction side of the burner fan arranged on the shutter door is connected and protrudes into the flue gas collection chamber with the other open end.
  • Such a boiler is known, for example, from EP-A-03 47 619.
  • NOX content in the exhaust gases which pollutes the environment in addition to other harmful gas components, according to DE-Z VGB Krafttechnik 58, Issue 11, page 821, Nov. 1978
  • part of the exhaust gases with exhaust flap is branched off in a controlled manner, which Burner fed back and mixed with the combustion air.
  • the object of the invention is to make the means for exhaust gas recirculation as simple as possible, both with regard to their manufacture and their installation in or introduction into the boiler.
  • the exhaust gas return flow channel is designed in the form of a U-profile with its open side directed against the wall of the tube train.
  • an exhaust gas backflow channel is very easy to manufacture, and on the other hand, there is no difficulty in introducing such an exhaust gas backflow channel into the boiler, in particular if, as mentioned, the tube train should be provided with longitudinal ribs on the inside.
  • the exhaust gas return flow channel which is U-shaped in cross section, can overlap at least one longitudinal rib, depending on the width dimensioning, and can engage with its flank webs in the individual trains adjacent to the longitudinal rib.
  • such an embodiment of the exhaust gas return flow channel has the advantage over a closed, tubular return flow channel that no dirt or combustion residues can accumulate under it.
  • the exhaust gas backflow channel also simultaneously takes on the task of rod-like holding brackets previously attached to such combustion chambers, which on the one hand represent an aid for pulling out the reversal combustion chamber and on the other hand fix the reversal combustion chamber in its arrangement in the tube train.
  • the exhaust gas return flow channel can be provided at its door end with a contact flange against which the closing door or its refractory lining then bears.
  • the burner belonging to each boiler is equipped with a two-chamber fan housing with one impeller each, the chamber near the door overlapping the exhaust gas backflow opening in the shutter door, i.e.
  • the impeller located in the chamber near the door acts directly on the opening in the shutter door and thus on the exhaust gas return flow channel, which design of the fan housing also has the additional advantage that the exhaust gases sucked in and passed on to the burner are not associated with a correspondingly other design of the burner the combustion air supplied by the other impeller and thus the nozzle assembly must be fed, but can be blown out directly into the flame area.
  • the boiler consists of a water-carrying housing 17, which is penetrated by a tube 1, which surrounds the combustion chamber, on the exhaust side with a flue gas collection chamber 18 and on the burner side with a closure door 6 carrying the burner 13, in which the pot-shaped one is arranged in the annular cylindrical heating gas flue inward-facing reversing combustion chamber 2, wherein in the illustrated embodiment, the ring cylindrical hot gas flue is divided into individual trains 9 by longitudinal ribs 10, see FIG. 2.
  • an exhaust gas return flow channel 3 which extends over the entire or approximately the entire length L of the tube train 1, is arranged in the pipe pull 1 between the latter and the pot-shaped reversing combustion chamber 2, the exhaust gas return flow channel 3 being open with its one End 4 is connected through an opening 5 in the closing door 6 to the suction side of the burner fan arranged on the door and, as shown, projects into the flue gas collection chamber 18 with the other open end 7.
  • the exhaust gas return flow channel 3 is designed in the form of a U-profile 8 with its open side against the wall 1 'of the tube train 1 and firmly connected to the pot-shaped reversing combustion chamber 2.
  • the exhaust gas return flow channel 3 which is U-shaped in cross section, extends over at least one longitudinal rib 10 and engages with its flank webs 11 in the individual cables 9 adjacent to the longitudinal rib 9.
  • the latter is provided with a small contact flange 12 at this end, as can be seen in FIG. 1.
  • the arrangement of the exhaust gas backflow channel 3 is preferably carried out and, as shown, at the lowest point of the pipe run 1, since the least high temperatures occur in the combustion chamber there.
  • the burner is equipped with a two-chamber blower housing 14, each with an impeller 14 ', the chamber 15 near the door overlapping the exhaust gas backflow opening 5 in the shutter door 6 in such a way that in this chamber 15 located impeller 14 'exerts its suction on the opening 5 and thus the exhaust gas return flow channel 3.
  • the exhaust gas returned from the collecting chamber 18 is not mixed with the intake combustion air in the burner, but is blown out through a double jacket directly into the flame area, as shown by solid arrows.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Heizkessel mit Abgasrückführung zum Brenner bestehend aus einem wasserführenden Gehäuse, das von einem den Feuerraum umschließenden, abzugsseitig mit einer Rauchgassammelkammer und brennerseitig mit einer den Brenner tragenden Verschlußtür verschlossenen Rohrzug durchgriffen und in diesem eine topfförmige, einen mindestens einzügigen, ringzylindrischen und durch Längsrippen gegliederten Heizgaszug nach innen begrenzende Umkehrbrennkammer angeordnet ist, wobei im Rohrzug zwischen diesem und der topfförmigen Umkehrbrennkammer ein Abgasrückströmkanal, sich über die ganze oder angenähert die ganze Länge des Rohrzuges erstreckend, angeordnet ist und dieser mit seinem offenen Ende durch eine Abgasrückströmöffnung in der Verschlußtür mit der Saugseite des an der Verschlußtür angeordneten Brennergebläses in Verbindung steht und mit dem anderen offenen Ende in die Rauchgassammelkammer ragt.
  • Ein derartiger Heizkessel ist bspw. nach der EP-A-03 47 619 bekannt.
    Zwecks Reduzierung des sogenannten NOX-Anteiles in den Abgasen, der neben anderen schädlichen Gasanteilen die Umwelt belastet, wird nach der DE-Z VGB Kraftwerkstechnik 58, Heft 11, Seite 821, Nov. 1978) ein Teil der Abgase mit Abgasklappe geregelt abgezweigt, dem Brenner wieder zugeführt und der Verbrennungsluft beigemischt. Zum diesbezüglich einschlägigen Stand der Technik bzw. zu den bekannten Arten der Abgasrückführung wird verwiesen auf DE-U-87 16 240, DE-U-88 12 090, DE-U-87 08 655, DE-A-37 38 622 und DE-Z HLH, Bd. 40 (1989), Nr. 2, Seiten 78/79.
  • Beim Heizkessel nach der eingangs erwähnten EP-A-03 47 619 ist lediglich ein entsprechend querschnittsangepaßter Abgasrückströmkanal im wassergekühlten Rohrzug zwischen diesem und der topfförmigen Unmkehrbrennkammer anzuordnen, wobei nur dafür zu sorgen ist, daß das eine offene Ende des Abgasrückströmkanals mit einer querschnittsentsprechenden Öffnung in der Verschlußtür fluchtet, so daß die Abgase vom unmittelbar davorsitzenden Brennergebläse angesaugt werden können, und zwar aus der entfernt liegenden Abgassammelkammer, in die das andere offene Ende des vom Rohrzug her gekühlten Abgasrückströmkanals einfach einragt. Sofern der Rohrzug feuerungsseitig mit Längsrippen besetzt ist, was bei derartigen Kesseln in der Regel der Fall ist, muß der Abgasrückströmkanal im Querschnitt so bemessen sein, daß er in den Freiraum zwischen zwei Längsrippen eingepaßt werden kann.
  • Ausgehend von einem solchen Heizkessel liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Mittel zur Abgasrückführung so einfach wie möglich sowohl hinsichtlich ihrer Herstellung als auch ihrer Installation im bzw. Einbringung in den Heizkessel zu gestalten.
  • Diese Aufgabe ist mit einem Heizkessel der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und praktische Ausführungsformen ergeben sich nach den Unteransprüchen.
  • Hierbei ist also der Abgasrückströmkanal in Form eines mit seiner offenen Seite gegen die Wand des Rohrzuges gerichteten U-Profiles ausgebildet. Einerseits ist ein derartiger Abgasrückströmkanal denkbar einfach herzustellen, und andererseits besteht keine Schwierigkeit, einen derartigen Abgasrückströmkanal in den Kessel einzubringen, und zwar insbesondere dann, wenn der Rohrzug, wie erwähnt, innen mit Längsrippen besetzt sein sollte. Bei einer solchen Ausführungsform kann nämlich der im Querschnitt U-förmige Abgasrückströmkanal je nach Breitenbemessung mindestens eine Längsrippe übergreifen und mit seinen Flankenstegen in die zur Längsrippe benachbarten Einzelzüge eingreifen. Außerdem hat eine solche Ausbildung des Abgasrückstromkanales im Vergleich zu einem in sich geschlossenen, rohrförmigen Rückströmkanal den Vorteil, daß sich unter diesem kein Schmutz bzw. keine Verbrennungsrückstände ansammeln können. Im Grunde könnte ein solcher, im Querschnitt U-förmiger Rückströmkanal ohne weiteres freiliegend zwischen der topfförmigen Umkehrbrennkammer und dem Rohrzug angeordnet werden. Erfindungsgemäß ist jedoch vorgesehen, daß der im Querschnitt U-förmige Abgasrückströmkanal mit der topfförmigen Umkehrbrennkammer fest verbunden ist. Da zur Reinigung des Rohrzuges die topfartige Umkehrbrennkammer sowieso aus dem Feuerraum bzw. dem Rohrzug herausgezogen werden muß, ist dies gleichzeitig mit der Entfernung des Abgasrückströmkanales verbunden. Ferner übernimmt dabei ebenfalls gleichzeitig der Abgasrückströmkanal die Aufgabe bisher an solchen Brennkammern angebrachter, stangenartiger Haltebügel, die einerseits ein Hilfsmittel zum Herausziehen der Umkehrbrennkammer darstellen und die andererseits die Umkehrbrennkammer in ihrer Anordnung im Rohrzug fixieren.
  • Um einen möglichst dichten Anschluß des Abgasrückströmkanales an die Öffnung in der Verschlußtür zu gewührleisten, kann der Abgasrückströmkanal an seinem türseitigen Ende mit einem Anlageflansch versehen werden, gegen den sich dann die Verschlußtür bzw. deren feuerfeste Fütterung anlegt. Um ferner einen ausreichenden Saugzug im Abgasrückströmkanal wirksam werden zu lassen, ist der insoweit zu jedem Kessel gehörende Brenner mit einem zweikammerigen Gebläsegehäuse mit je einem Läuferrad ausgestattet, wobei die türnahe Kammer die Abgasrückströmöffnung in der Verschlußtür übergreift, d.h. das in der türnahen Kammer befindliche Läuferrad wirkt unmittelbar auf die Öffnung in der Verschlußtür und damit auf den Abgasrückströmkanal, mit welcher Ausbildung des Gebläsegehäuses auch noch der zusätzliche Vorteil verbunden ist, daß bei entsprechend übriger Gestaltung des Brenners die angesaugten und an den Brenner weitergeleiteten Abgase nicht der vom anderen Läuferrad zugeführten Verbrennungsluft und damit dem Düsenstock belastend zugeführt werden müssen, sondern direkt in den Flammbereich ausgeblasen werden können.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Heizkessels ist es außerdem denkbar einfach, bestehende Heizkessel, soweit sie noch keiner NOX-Reduzierung Rechnung tragen, entsprechend nachzurüsten, wofür lediglich der im Querschnitt U-förmige Abgasrückströmkanal in den Kessel eingelegt und für eine Anschlußöffnung in der Kesseltür und ggf. für einen entsprechend ausgebildeten Brenner gesorgt werden muß.
  • Nachfolgend wird anhand der zeichnerischen Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizkessels erläutert.
  • Es zeigt
    • Fig. 1
    einen Längsschnitt durch den Heizkessel mit Brenner und
    Fig. 2
    einen Querschnitt durch den Heizkessel gemäß Fig. 1.
  • Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht der Heizkessel aus einem wasserführenden Gehäuse 17, das von einem den Feuerraum umschließenden, abzugsseitig mit einer Rauchgassammelkammer 18 und brennerseitig mit einer den Brenner 13 tragenden Verschlußtür 6 verschlossenen Rohrzug 1 durchgriffen wird, in dem die topfförmige, einen ringzylindrischen Heizgaszug nach innen begrenzende Umkehrbrennkammer 2 angeordnet ist, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel der ringzylindrische Heizgaszug durch Längsrippen 10 in Einzelzüge 9 gegliedert ist, siehe Fig. 2.
  • Wesentlich für einen derart ausgebildeten Heizkessel ist nun, daß im Rohrzug 1 zwischen diesem und der topfförmigen Umkehrbrennkammer 2 ein Abgasrückströmkanal 3, sich über die ganze oder angenähert die ganze Länge L des Rohrzuges 1 erstreckend, angeordnet ist, wobei der Abgasrückströmkanal 3 mit seinem einen offenen Ende 4 durch eine Öffnung 5 in der Verschlußtür 6 mit der Saugseite des an der Tür angeordneten Brennergebläses in Verbindung steht und mit dem anderen offenen Ende 7, wie dargestellt, in die Rauchgassammelkammer 18 ragt.
  • Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist dabei der Abgasrückströmkanal 3 in Form eines mit seiner offenen Seite gegen die Wand 1′ des Rohrzuges 1 gerichteten U-Profiles 8 ausgebildet und fest mit der topfförmigen Umkehrbrennkammer 2 verbunden. Wie ebenfalls am besten aus Fig. 2 erkennbar, übergreift dabei der im Querschnitt U-förmige Abgasrückströmkanal 3 mindestens eine Längsrippe 10 und greift mit seinen Flankenstegen 11 in die zur Längsrippe 9 benachbarten Einzelzüge 9 ein. Um einen möglichst dichten Anschlug des offenen Endes 4 des Abgasrückströmkanales 3 an die Öffnung 5 zu erreichen, ist dieser an diesem Ende, wie aus Fig. 1 ersichtlich, mit einem kleinen Anlageflansch 12 versehen. Die Anordnung des Abgasrückstromkanales 3 erfolgt dabei bevorzugt und wie dargestellt an der tiefsten Stelle des Rohrzuges 1, da dort die am wenigsten hohen Temperaturen im Feuerraum auftreten.
  • Da sich der Abgasrückströmkanal im Inneren des Feuerraumes erstreckt, sind im Gegensatz zu außerhalb des Kessels verlegten Abgasrückströmleitungen keinerlei Isoliermaßnahmen erforderlich.
  • Um - wie erwähnt - eine gute Saugwirkung im Abgasrückströmkanal zu erzeugen, ist der Brenner mit einem zweikammerigen Gebläsegehäuse 14 mit je einem Läuferrad 14′ ausgestattet, wobei die türnahe Kammer 15 die Abgasrückströmöffnung 5 in der Verschlußtür 6 dergestalt übergreift, daß das in dieser Kammer 15 befindliche Läuferrad 14′ seine Saugwirkung auf die Öffnung 5 und damit den Abgasrückströmkanal 3 ausübt. Das aus der Sammelkammer 18 zurückgeführte Abgas wird dabei nicht mit der angesaugten Verbrennungsluft im Brenner vermischt, sondern durch einen Doppelmantel direkt in den Flammbereich ausgeblasen, wie dies mit durchgezogenen Pfeilen dargestellt ist.

Claims (5)

  1. Heizkessel mit Abgasrückführung zum Brenner, bestehend aus einem wasserführenden Gehäuse (17), das von einem den Feuerraum umschließenden, abzugsseitig mit einer Rauchgassammelkammer (18) und brennerseitig mit einer den Brenner (13) tragenden Verschlußtür (6) verschlossenen Rohrzug (1) durchgriffen und in diesem eine topfförmige, einen mindestens einzügigen, ringzylindrischen und durch Längsrippen (10) gegliederten Heizgaszug nach innen begrenzende Umkehrbrennkammer (2) angeordnet ist, wobei im Rohrzug (1) zwischen diesem und der topfförmigen Umkehrbrennkammer (2) ein Abgasrückströmkanal (3), sich über die ganze oder angenähert die ganze Länge (L) des Rohrzuges (1) erstreckend, angeordnet ist und dieser mit seinem offenen Ende (4) durch eine Abgasrückströmöffnung (5) in der Verschlußtür (6) mit der Saugseite des an der Verschlußtür (6) angeordneten Brennergebläses in Verbindung steht und mit dem anderen offenen Ende (7) in die Rauchgassammelkammer (18) ragt, bei dem, der Abgasrückströmkanal (3) in Form eines mit seiner offenen Seite gegen die Wand (1') des Rohrzuges (1) gerichteten U-Profiles (8) ausgebildet und das U-Profil (8) mit der topfförmigen Umkehrbrennkammer (2) fest verbunden ist.
  2. Heizkessel nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der im Querschnitt U-förmige Abgasrückströmkanel (3) mindestens eine Längsrippe (10) übergreift und mit seinen Flankenstegen (11) in die zur Längsrippe (10) benachbarten Einzelzüge (9) eingreift.
  3. Heizkessel nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Abgasrückströmkanal (3) an seinem türseitigen Ende mit einem Anlageflansch (12) versehen ist.
  4. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Abgasrückströmkanal (3) an der tiefsten Stelle des Rohrzuges (1) angeordnet ist.
  5. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Brenner (13) mit einem zweikammerigen Gebläsegehäuse (14) mit je einem Läuferrad (14') ausgestattet ist, wobei die türnahe Kammer (15) die Abgasrückströmöffnung (16) der Verschlußtür (6) übergreift.
EP90121659A 1989-11-16 1990-11-13 Heizkessel mit Abgasrückführung zum Brenner Expired - Lifetime EP0428117B1 (de)

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EP0428117A2 EP0428117A2 (de) 1991-05-22
EP0428117A3 EP0428117A3 (en) 1991-07-17
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