EP0434977B1 - Heizkessel - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen Gliederheizkessel mit zwei Endgliedern und wenigstens einem Mittelglied, bei dem eine mit einem Brennerrohr versehene Brennerkammer in einem zwischen den Endgliedern und unterhalb des/der Mittelgliedes(er) gebildeten Raum angeordnet ist.
• Bei solchen bekannten Heizkesseln ergibt sich das Problem, daß deren Auslegung für den jeweiligen Bedarf relativ aufwendig ist, und bisher mußte für jeden Anwendungsfall separat ausgelegt und dimensioniert werden.
• Ziel der Erfindung ist es, einen Heizkessel der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem auf einfache Weise eine Anpassung an die jeweiligen Verhältnisse, insbesondere im Hinblick auf Leistungserweiterung, möglich ist. Weiterhin ist eine NO_x-Reduzierung anzustreben.
• Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß bei Leistungserweiterung mehrere Brennerrohre vorgesehen sind und daß bei mehr als zwei Brennerrohren ein gesondertes T-förmiges Mittelglied vorgesehen ist, das mit seinem Schenkel in den Raum zwischen zwei Brennerrohren ragt und bei zwischen den Wandteilen der End- und Mittelglieder angeordneten Brennerrohren das Verhältnis des Abstandes der Brennerrohre von der nächstgelegenen Wand, bezogen auf den halben Abstand zwischen diesen beiden Wandteilen, der Beziehung: $$\frac{\text{l}}{{\text{l}}_{\text{max}}}\text{= 0,3 - 0,7}$$

  

  
  entspricht, wobei l den Abstand eines jeden Brennerrohres von der nächstgelegenen Wand und l_max den halben Abstand zwischen den beiden Wandteilen, zwischen denen beide Brennerrohre angeordnet sind, bedeuten und daß die Abstände zwischen zwei Brennerrohren beziehungsweise zwischen einem Paar von Brennerrohren und einem weiteren Brennerrohr den Beziehungen:
     A = 2 (l_max - 1)
     B = 2l + d $$\frac{\text{A}}{\text{B}}\text{=}\frac{{\text{l}}_{\text{max}}\text{- 1}}{\text{l +}\frac{\text{d}}{\text{2}}}$$

  

  
  entsprechen, wobei A den Abstand zwischen den beiden Brennerrohren eines Paares, B den Abstand zwischen einem einzelnen Brennerrohr und dem nächstgelegenen Brennerrohr eines Paares, l den Abstand eines Brennerrohres eines Paares vom nächstgelegenen Wandteil, l_max den Mittelabstand zwischen den das einzelne Brennerohr umgebenden Wandteilen und d die Dicke des zwischen dem Paar von Brennerrohren und dem einzelnen Brennerrohr befindlichen Wandteiles bedeuten.
• Dies ermöglicht es, einen Kessel für eine vorgegebene Leistung modulartig aufzubauen und so in der Größe an die geforderte Leistung anzupassen. Dabei ist es möglich, einen erfindungsgemäßen Kessel für eine beliebige Leistung durch einfaches Verbinden der einzelnen modulartigen Teile herzustellen, womit auch der Vorteil einer einfachen Vorratshaltung der einzelnen Teile verbunden ist. Dabei ist aber stets sichergestellt, daß sich entsprechend kleine Abstände zwischen den Brennerohren und den diesen benachbarten gekühlten Wandteilen ergeben.
• Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß das Innere des Heizkessels relativ kühl gehalten wird, wodurch die Bildung von NO_x weitgehend unterbunden wird. Bei nur einem zwischen zwei Wandteilen angerodneten Brennerrohr gilt die Beziehung: $$\frac{\text{l}}{{\text{l}}_{\text{max}}}\text{= 1}$$

  
• Weiter kann vorgesehen sein, daß die Brennfläche einer durch Wandteile begrenzten Kammer und der Ausströmquerschnitt des beziehungsweise der in dieser Kammer angeordneten Brennerstabes beziehungsweise Brennerstäbe der Beziehung $$\frac{{\text{F}}_{\text{B}}}{{\text{F}}_{\text{A}}}\text{= 20 bis 40}$$

  

  
  genügen, wobei F_B die Brennraumfläche, die sich aus dem Produkt der Tiefe und der Breite der jeweiligen Kammer ergibt, und F_A den Gemischaustrittsquerschnitt des Brennerstabes beziehungsweise der Brennerstäbe bedeuten.
• Durch die Einhaltung dieser Dimensionierungsrichtlinien wird eine optimale Beaufschlagung der vom Heizmedium durchströmten Wandteile sichergestellt, wodurch auch die Temperatur der Brenngase im Inneren des Kessels niedrig gehalten wird.
• Zur weiteren Verminderung der Temperatur der Brenngase kann vorgesehen sein, daß in der Nähe eines jeden Brennerrohres Wärmeleitstäbe angeordnet sind, die parallel zum jeweiligen Brennerrohr verlaufen.
• Diese Wärmeleitstäbe leiten die Wärme in die vom Heizmedium durchströmten Wandteile ab, wobei durch die Wärmeleitstäbe die Temperatur der Flammen bereits nahe den Brennerrohren wesentlich vermindert wird.
• Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.
• Dabei zeigen:
• Figur 1 schematisch einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Heizkessel,
• Figur 2 ein Schema für den modulartigen Aufbau erfindungsgemäßer Heizkessel und
• Figur 3 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Heizkessel.
• Der erfindungsgemäße Heizkessel weist eine Bodenplatte 25 auf, auf der die durch Endglieder 5 gebildeten Seitenwände aufstehen, wobei die Endglieder 5 vom Heizmedium durchströmt sind. Die Endglieder 5 sind im Querschnitt im wesentlichen L-förmig ausgebildet, so daß diese auch einen Teil der Decke 26 der Brennerkammer bilden.
• Die Brennerkammer ist mehrfach unterteilt. Dazu sind im Querschnitt im wesentlichen T-förmige Mittelglieder 6 vorgesehen, die ebenfalls vom Heizmedium 9 durchströmt sind.
• Dabei sind die im wesentlichen horizontal verlaufenden Schenkel der Endglieder 5 und der Mittelglieder 6 so bemessen, daß deren vertikale Schenkel einen lichten Abstand voneinander aufweisen, der die Aufnahme eines Brennerrohres 1 in der durch die Wandteile der Endglieder 5 und der Mittelglieder 6 begrenzten Kammer 3 ermöglicht.
• Weiter sind noch Zwischenstücke 11 vorgesehen, die zwischen den horizontalen Schenkeln der Mittelglieder 6 oder der Endglieder 5 einsetzbar sind. In diesem Falle entsteht eine vergrößerte Kammer 3′, in der zwei zueinander parallellaufende Brennerrohre 1 angeordnet sind.
• In der Decke 26 sind im Bereich einer jeden Kammer 3, 3′ Rauchgaskanäle 2 angeordnet, die in den Rauchabzug 10 münden.
• Im Bereich der Brennerrohre 1 sind zu diesen parallellaufende Wärmeleitstäbe 8 angeordnet, die einen Teil der Wärme der Flammen 4 ableiten.
• Die Anordnung der beiden Brennerrohre 1 in den Kammern 3, 3′ ist so bemessen, daß das Verhältnis des Abstandes l eines Brennerrohres 1 vom nächsten Wandteil 5, 6 zum halben lichten Abstand l_max der beiden eine vergrößerte Kammer 3′ begrenzenden Wandteilen $$\frac{\text{l}}{{\text{l}}_{\text{max}}}\text{= 0,3 bis 0,7}$$

  

  
  beträgt.
• Die Abstände der Brennerrohre 1 voneinander sind dabei so bemessen, daß der Abstand A der beiden in einer Kammer 3′ angeordneten Brennerrohre der Beziehung $${\text{A = 2 (l}}_{\text{max}}\text{- 1)}$$

  

  
  entspricht und der Abstand B des einzelnen Rohres 1 von dem nächstgelegenen Rohr 1 des benachbarten Paares von Brennerrohren der Kammer 3′ der Beziehung $$\text{B = 21 + d}$$

  

  
  entspricht.
• Das Verhältnis der Brennraumfläche F_B, die sich aus dem Produkt der Tiefe und der Breite des Brennraumes errechnet, zum Gemischausströmquerschnitt F_A des Brennerrohres 1 liegt bei $$\frac{{\text{F}}_{\text{B}}}{{\text{F}}_{\text{A}}}\text{= 20 bis 40}$$

  

  
  wobei F_A die dem Gemisch zur Verfügung stehende Brennerrohraustrittsfläche (Gemischausströmquerschnitt) bezeichnet, welche für die einzelnen Kammern 3 und 3′ unterschiedlich groß sein kann, zum Beispiel F_A für Kammer 3′ = 2 · F_A für Kammer 3.
• Die Brennerrohre 1 werden über ein Gemischrohr 15 mit einem Gas-Luft-Gemisch versorgt, wobei die Mischung dieser beiden Komponenten im Gemischrohr 15 erfolgt. Dabei ist eine Gasdüse 16 knapp vor dem Einlaßende des Gemischrohres 15 angeordnet, wobei beim Einströmen des Gases in das Gemischrohr 15 Luft mit in das Gemischrohr 15 eingesaugt wird. Zur besseren Überzündung können die Wandteile 6 - wie Figur 3 zeigt - eine Ausnehmung 14 besitzen, in welchem die Überzündung erfolgt (ungehindertes Überspringen der Flamme vor einem Stab auf den anderen).
• Durch den modulartigen Aufbau des Heizkessels kann dieser leicht an die jeweils gewünschte Leistung abgepaßt werden. So läßt sich, wie auch der Figur 2 zu ersehen ist, zum Beispiel mit zwei Brennerrohren eine Leistung von zum Beispiel 11 kW erreichen und mit drei Brennerrohren eine solche von 17 kW usw.
• Die Figur 2 zeigt auch deutlich, daß maximal zwei Brennerrohre 1 zwischen zwei Wandteilen 5, 6 angeordnet sind.

Claims (3)

1. Gliederheizkessel mit zwei Endgliedern und wenigstens einem Mittelglied, bei dem eine mit einem Brennerrohr versehene Brennerkammer in einem zwischen den Endgliedern und unterhalb des/der Mittelgliedes(er) gebildeten Raum angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Leistungserweiterung mehrere Brennerrohre (1) vorgesehen sind und daß bei mehr als zwei Brennerrohren (1) ein gesondertes T-förmiges Mittelglied (6) vorgesehen ist, das mit seinem Schenkel in den Raum zwischen zwei Brennerrohren (1) ragt und daß bei zwischen den Wandteilen der End- und Mittelglieder (5, 6) angeordneten Brennerrohren (1) das Verhältnis des Abstandes der Brennerrohre (1) von der nächstgelegenen Wand, bezogen auf den halben Abstand zwischen diesen beiden Wandteilen, der Beziehung: $$\frac{\text{l}}{{\text{l}}_{\text{max}}}\text{= 0,3 - 0,7}$$

   

   entspricht, wobei l den Abstand eines jeden Brennerrohres (1) von der nächstgelegenen Wand und l_max dem halben Abstand zwischen den beiden Wandteilen, zwischen denen beide Brennerrohre (1) angeordnet sind, bedeuten und daß die Abstände zwischen zwei Brennerrohren (1) beziehungsweise zwischen einem Paar von Brennerrohren und einem weiteren Brennerrohr (1) den Beziehungen:
      A = 2 (l_max - 1)
      B = 2 l + d $$\frac{\text{A}}{\text{B}}\text{=}\frac{{\text{l}}_{\text{max}}\text{- 1}}{\text{1 +}\frac{\text{d}}{\text{2}}}$$

   

   entsprechen, wobei A den Abstand zwischen den beiden Brennerrohren eines Paares, B den Abstand zwischen einem einzelnen Brennerrohr (1) und dem nächstgelegenen Brennerrohr eines Paares, 1 den Abstand eines Brennerrohres eines Paares vom nächstgelegenen Wandteil, 1_max den Mittelabstand zwischen den das einzelne Brennerrohr (1) umgebenden Wandteilen und d die Dicke des zwischen dem Paar von Brennerrohren und dem einzelnen Brennerrohr (1) befindlichen Wandteiles bedeuten.
2. Gliederheizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennfläche einer durch Wandteile (5, 6) begrenzten Kammer (3, 3′) und der Ausströmquerschnitt des beziehungsweise der in dieser Kammer angeordneten Brennerstabes (1) beziehungsweise Brennerstäbe der Beziehung $$\frac{{\text{F}}_{\text{B}}}{{\text{F}}_{\text{A}}}\text{= 20 bis 40}$$

   

   genügen, wobei F_B die Brennraumfläche, die sich aus dem Produkt der Tiefe und der Breite der jeweiligen Kammer (3, 3′) ergibt und F_A den Gemischaustrittsquerschnitt des Brennerrohres (1) beziehungsweise der Brennerrohre bedeuten.
3. Gliederheizkessel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe eines jeden Brennerrohres (1) Wärmeleitstäbe (8) angeordnet sind, die parallel zum jeweiligen Brennerrohr (1) verlaufen.

Images