EP0529299B1 - Combustion chamber with heat exchanger for fluids and heater provided with such a combustion chamber - Google Patents
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- EP0529299B1 EP0529299B1 EP92112405A EP92112405A EP0529299B1 EP 0529299 B1 EP0529299 B1 EP 0529299B1 EP 92112405 A EP92112405 A EP 92112405A EP 92112405 A EP92112405 A EP 92112405A EP 0529299 B1 EP0529299 B1 EP 0529299B1
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Definitions
- the present invention relates to a combustion chamber with a heat exchange device for at least one liquid.
- Combustion chambers with a heat exchange device for liquids generally demand a high degree of efficiency in order to keep fuel consumption low. There is also a need to keep the temperatures arising for a given operation in such systems as low as possible, so that the heat resistance of the materials to be used does not have to be extremely high, making the systems more expensive.
- a combustion chamber with a liquid heat exchange device of the type described in the preamble of claim 1 is already known (BE, A, 523 234).
- the heat exchanger arranged within the combustion chamber between the combustion chamber and the pipe socket forming the flue gas outlet completely closes off the combustion chamber and is only penetrated by a few pipe sections through which the flue gases flow.
- This heat exchanger forms a significant flow obstacle for the flue gases, so that the furnace must be suffocated.
- the heat exchanger is only penetrated by a few flue gas pipes, its efficiency in terms of heat exchange between the flue gases and the water to be heated is extremely poor.
- the invention seeks to remedy this.
- the invention as characterized in the claims, solves the problem of creating a combustion chamber with a liquid heat exchange device in which a heat exchanger is lenticular and is perpendicular to the longitudinal central axis of the pipe socket, which heat exchanger is spaced on all sides from the second heat exchanger, to be completely flowed around by the flue gas.
- FIG. 1 shows a section through a boiler which has an inlet connection 1 for heating water.
- the burner device 3 including a combustion chamber 4 are also shown in FIG.
- the boiler has a trough 6 which contains an absorption bath containing a desulfurizing agent, e.g. Can contain CaCo3.
- the flue gas generated in the combustion chamber 4 flows through a flue gas outlet 5 into a pipe 27 in order to be passed into the absorption bath in the trough 6.
- a dispersing device 7 which serves to finely distribute the flue gas in the absorption bath.
- This dispersing device 7 is driven by an electric motor 28 via a shaft 29.
- the flue gas is cleaned in the absorption bath, in particular the sulfur being absorbed, and finally flows out of the boiler through the exhaust gas outlet 8.
- a condenser 26 is also arranged in the exhaust outlet 8. The condensate that forms here flows or drips back into the tub 6.
- the heating water flowing from the inlet connection 1 flows through the condenser and further through a heating coil 9 and then to the combustion chamber.
- the absorption bath is a water bath heated by the flue gases to the boiler setpoint temperature. Accordingly, the liquid which flows through the heating coil 9 is heated, the in this embodiment The outlet temperature of the heating water after the water bath is below the boiler bath setpoint temperature.
- the burner device has a combustion chamber 4 with its combustion chamber wall 16. Inside and outside this combustion chamber 4 there are two heat exchangers which together form a heat exchange device, as follows.
- the first heat exchanger 17 has a lenticular heat exchanger body which is arranged in a vertical position.
- the second heat exchanger 12 is located directly outside the combustion chamber wall 16. It is a cup-shaped body, its inner wall being formed by the combustion chamber wall 16 and its outer wall by a jacket 18 surrounding the combustion chamber wall 16. The liquid flow to be heated thus flows in the second heat exchanger 12 in the space between the outside of the combustion chamber wall 16 and the jacket 18 surrounding it.
- the heating coil 9 for heating water (see Figure 1) is connected to a connection 23 (see Figure 2).
- the heating water connection 23 is intended both for the first 17 and for the second heat exchanger 12.
- a short pipe section 25 leads from the second heat exchanger 12, see also FIG. 3, to the first heat exchanger 17. It can thus be seen that the water to be heated is partly divided into two parallel flow paths.
- the combustion chamber wall 16 transfers the heat to the water flowing through the second heat exchanger 12.
- the water flowing through the second heat exchanger 12 cools the combustion chamber wall 16.
- the water flowing out of the first heat exchanger 17 flows through a further pipe section 30 back into the second heat exchanger and the entire amount of heating water finally against the flow connection 14.
- a separating plate 34 is arranged in the second heat exchanger 12, which is shown in broken lines in FIG. 2 and shown by a solid line in FIG.
- the reference number 32 in FIG. 1 denotes the heating water pump.
- the flue gas outlet 5 is a pipe socket 19 which passes through the bottom section 20 of the cup-shaped second heat exchanger 12 and is connected to the pipe 27, through which, as mentioned at the beginning, the flue gas is passed into the water bath for cleaning, desulfurization and neutralization.
- FIGS. 4, 5 a and 5 b show a further embodiment of the first heat exchanger arranged in the combustion chamber 4, which is designated by the reference number 11 in these figures. All parts of Figures 4, 5 a and 5 b, which correspond to those of Figures 2 and 3, are designated by the same reference numerals and will not be described again.
- This embodiment of the first heat exchanger 11 has a double-walled, cup-shaped heat exchanger body, the walls of which run at least approximately parallel to and at a distance from the combustion chamber wall 16.
- a pipe section 25 is arranged which leads from the second heat exchanger 12 to the first heat exchanger 11, so that two parallel flow paths are also present in this embodiment.
- the water flowing out of the first heat exchanger 11 flows through a further pipe section 30 back to the second heat exchanger 12 and against the common outlet, i.e. Flow connection 14.
- a further partition plate 31, see also FIG. 5 b is arranged in order to prevent a direct flow from the connection point of the pipe section 25 of the first heat exchanger 11 to the connection point of the pipe section 30 and thus to ensure that the flow is forced to flow through the entire first heat exchanger 11.
- FIG. 6 now shows a section through a boiler which has an inlet connection 1 for heating water and an inlet connection 2 for hot water. While this example embodiment of the invention is suitable for producing heating water and hot water, it should be noted that this use is only one possible example, it being only important that two liquids are heated to different temperatures. In the case of heating water and hot water, the heating water is the liquid with the higher temperature.
- the boiler is again constructed as described in the previous explanations.
- the heating water flowing from the inlet connection 1 flows again through the condenser and then through the heating coil 9 and then to the combustion chamber, and the hot water flows from the inlet connection 2 through the heating coil 10 also to the combustion chamber.
- the absorption bath is a water bath heated to the boiler setpoint temperature by the flue gases. Accordingly, the two liquids which flow through the heating coil 9 and the heating coil 10 are heated, and in this embodiment the outlet temperature of the heating water and the hot water after the water bath is below the boiler bath setpoint temperature.
- the heat exchange device has a combustion chamber 4 with its combustion chamber wall 16. Inside and outside of this combustion chamber 4 there are three heat exchangers forming the heat exchange device as follows:
- the first heat exchanger 17 has a lenticular heat exchanger body 17 which is arranged in a vertical position.
- the second heat exchanger 12 is located directly outside the combustion chamber wall 16. It is a cup-shaped body, its inner wall being formed by the combustion chamber wall 16 and its outer wall by a jacket 18 surrounding the combustion chamber wall 16.
- the liquid flow to be heated thus flows in the second heat exchanger 12 in the space between the outside of the combustion chamber wall 16 and the jacket 18 surrounding it.
- the third heat exchanger 13 envelops the second heat exchanger 12.
- the inside wall of the third heat exchanger 13 is covered by the jacket 18 of the second heat exchanger 12. and the outer wall of the third heat exchanger 13 is formed by a further jacket 21, which again runs approximately parallel to the jacket 18.
- the liquid to be heated thus flows between the jacket 18 and the jacket 21.
- the heating coil 9 for heating water (see Figure 1) is connected to a connection 23 (see Figure 2).
- the heating coil 10 for the domestic water is connected to the connection 24.
- the water flowing from the heating coil 10 for hot water through the connection 24 into the third heat exchanger body 13 is heated via the jacket 18, or the heat transfer takes place from the heating water of the second heat exchanger 12 to the hot water of the third heat exchanger 13 for heating the latter.
- the hot water flows through the third heat exchanger 13 in order to emerge from the flow connection 15 (see FIGS. 6 and 7).
- the reference number 32 denotes the heating water pump and the reference number 33 the hot water pump.
- the flue gas outlet 5, i.e. the pipe socket 19, passes through the bottom section 22 of the cup-shaped third heat exchanger 13 and is connected to the pipe 27, through which, as mentioned at the beginning, the flue gas is passed into the water bath for cleaning, desulfurization and neutralization.
- the direct contact between the hot gases and the water bath in the tub 6 obviously allows almost optimal heat transfer. The temperature is increased further in the heat exchangers in the combustion chamber 4.
- the third heat exchanger 13 for the hot water is dimensioned such that the hot water probably has a higher temperature than the boiler setpoint temperature, but the hot water temperature at the flow connection 15 is reduced relative to the calcification temperature of water.
- the version shown also has the advantage that hardly any bacteria from the legionella pneumophilia strain (legionnaires' disease) can arise during hot water preparation.
- the outlet temperature of the gas flowing out through the chimney 8 after the condenser is only 2 ° -5 ° higher than the boiler setpoint temperature due to the water bath.
- a plastic pipe can be used as a chimney.
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkammer mit einer Wärmetauscheinrichtung für mindestens eine Flüssigkeit.The present invention relates to a combustion chamber with a heat exchange device for at least one liquid.
Sie betrifft weiter einen Kessel zum Erwärmen mindestens einer Flüssigkeit mit einer Brennkammer und einer Wärmetauscheinrichtung für die mindestens eine Flüssigkeit und mit einer Wanne zur Aufnahme eines entschwefelnden Absorbtionsbades mit einer mit dem Rauchgasaustritt in Verbindung stehenden Dispergatorvorrichtung, die dazu dient, das Rauchgas im Absorbtionsbad zu dispergieren, und mit einem Abgasaustritt für das im Absorbtionsbad gereinigte und entschwefelte Gas.It further relates to a boiler for heating at least one liquid with a combustion chamber and a heat exchange device for the at least one liquid and with a trough for receiving a desulfurizing absorption bath with a dispersing device which is connected to the flue gas outlet and serves to disperse the flue gas in the absorption bath , and with an exhaust gas outlet for the gas cleaned and desulfurized in the absorption bath.
An Brennkammern mit einer Wärmetauscheinrichtung für Flüssigkeiten wird allgemein die Forderung nach einem hohen Wirkungsgrad gestellt, um den Brennstoffverbrauch niedrig zu halten. Weiter besteht das Bedürfnis, die für einen gegebenen Betrieb entstehenden Temperaturen in solchen Anlagen möglichst tief zu halten, so dass an die Warmfestigkeit der zu verwendenden Materialien nicht extrem hohe, die Anlagen verteuernde, Forderungen gestellt werden müssen.Combustion chambers with a heat exchange device for liquids generally demand a high degree of efficiency in order to keep fuel consumption low. There is also a need to keep the temperatures arising for a given operation in such systems as low as possible, so that the heat resistance of the materials to be used does not have to be extremely high, making the systems more expensive.
Es ist bereits eine Brennkammer mit einer Flüssigkeits-Wärmetauscheinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art bekannt (BE, A,523 234). Der innerhalb der Brennkammer zwischen dem Feuerraum und dem den Rauchgasaustritt bildenden Rohrstutzen angeordnete Wärmetauscher schliesst den Feuerraum vollständig ab und ist lediglich von einigen Rohrstücken durchsetzt, durch welche die Rauchgase strömen. Dieser Wärmetauscher bildet ein erhebliches Strömungshindernis für die Rauchgase, so dass mit einem Ersticken der Feuerung gerechnet werden muss. Weiter, weil der Wärmetauscher nur von einigen Rauchgasrohren durchsetzt ist, ist sein Wirkungsgrad bezüglich dem Wärmetausch zwischen den Rauchgasen und dem zu erwärmenden Wasser äusserst schlecht.A combustion chamber with a liquid heat exchange device of the type described in the preamble of
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, eine Brennkammer mit einer Flüssigkeits-Wärmetauscheinrichtung zu schaffen, bei welcher ein Wärmetauscher linsenförmig ausgebildet ist und senkrecht zur Längsmittelachse des Rohrstutzens steht, welcher Wärmetauscher allseitig einen Abstand vom zweiten Wärmetauscher aufweist, um vom Rauchgas vollständig umströmt zu werden.The invention seeks to remedy this. The invention, as characterized in the claims, solves the problem of creating a combustion chamber with a liquid heat exchange device in which a heat exchanger is lenticular and is perpendicular to the longitudinal central axis of the pipe socket, which heat exchanger is spaced on all sides from the second heat exchanger, to be completely flowed around by the flue gas.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass der Strömung der Rauchgase ein kleinstmöglicher Widerstand entgegengesetzt und gleichzeitig ein grösstmöglicher Wärmeübergang vom Rauchgas zum zu erhitzenden Wasser im Wärmetauscher sichergestellt ist.The advantages achieved by the invention are essentially to be seen in the fact that the flow of the flue gases is opposed to the lowest possible resistance and at the same time the greatest possible heat transfer from the flue gas to the water to be heated is ensured in the heat exchanger.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 einen Schnitt durch einen Kessel mit einer Wärmetauscheinrichtung,Figur 2 in vergrössertem Massstab die Brennkammer mit der Wärmetauscheinrichtung derFigur 1,Figur 3 einen Schnitt durch die Brennkammer nachFigur 2,Figur 4 einen Schnitt durch eine weitere Ausführung einer Brennkammer,- Figuren 5 a und 5 b Schnitte durch die Brennkammern nach
Figur 4, Figur 6 einen Schnitt durch einen Kessel für zwei zu erwärmende Flüssigkeiten,Figur 7 in vergrössertem Massstab die Brennkammer und die Wärmetauscheinrichtung nachFigur 6, undFigur 8 einen Schnitt durch die Brennkammer nachFigur 7.
- FIG. 1 shows a section through a boiler with a heat exchange device,
- FIG. 2 shows the combustion chamber with the heat exchange device of FIG. 1 on an enlarged scale,
- FIG. 3 shows a section through the combustion chamber according to FIG. 2,
- FIG. 4 shows a section through a further embodiment of a combustion chamber,
- 5 a and 5 b sections through the combustion chambers according to FIG. 4,
- FIG. 6 shows a section through a boiler for two liquids to be heated,
- Figure 7 on an enlarged scale the combustion chamber and the heat exchange device according to Figure 6, and
- 8 shows a section through the combustion chamber according to FIG. 7.
Die Figur 1 zeigt einen Schnitt durch einen Kessel, der einen Zulaufanschluss 1 für Heizwasser aufweist.FIG. 1 shows a section through a boiler which has an
Weiter sind in der Figur 1 die Brenner-Einrichtung 3 einschliesslich einer Brennkammer 4 gezeichnet.The
Der Heizkessel weist eine Wanne 6 auf, in welcher ein Absorptionsbad enthalten ist, welches ein Entschwefelungsmittel, z.B. CaCo₃ enthalten kann. Das in der Brennkammer 4 erzeugte Rauchgas strömt durch einen Rauchgasaustritt 5 in ein Rohr 27, um in das in der Wanne 6 vorhandene Absorptionsbad geleitet zu werden. Beim unteren Ende des Rohres 27 ist eine Dispergatorvorrichtung 7 vorhanden, welche dazu dient, das Rauchgas im Absorbtionsbad fein zu verteilen. Diese Dispergatorvorrichtung 7 ist von einem Elektromotor 28 über eine Welle 29 angetrieben. Solche Anordnungen sind bekannt und deshalb erübrigt sich eine weiter ins Einzelne gehende Beschreibung. Das Rauchgas wird im Absorbtionsbad gereinigt, wobei insbesondere der Schwefel absorbiert wird, und strömt schlussendlich durch den Abgasaustritt 8 aus dem Kessel hinaus. Im Abgasaustritt 8 ist weiter ein Kondensator 26 angeordnet. Das sich hier bildende Kondensat strömt bzw. tropft in die Wanne 6 zurück.The boiler has a
Das vom Zulaufanschluss 1 herströmende Heizwasser strömt durch den Kondensator und weiter durch eine Heizschlange 9 und danach zur Brennkammer. Das Absorptionsbad ist ein durch die Rauchgase zur Kesselsollwert-Temperatur erhitztes Wasserbad. Entsprechend wird die Flüssigkeit, welche die Heizschlange 9 durchströmt, erhitzt, wobei bei dieser Ausführung die Austrittstemperatur des Heizwassers nach dem Wasserbad unter der Kesselbadsollwert-Temperatur liegt.The heating water flowing from the
Es wird nun insbesondere auf die Figuren 2 und 3 hingewiesen. Die Brenner-Einrichtung weist eine Brennkammer 4 mit ihrer Brennkammerwand 16 auf. Innerhalb und ausserhalb dieser Brennkammer 4 sind zwei zusammen eine Wärmetauscheinrichtung bildende Wärmetauscher wie folgt vorhanden.Attention is now drawn in particular to FIGS. 2 and 3. The burner device has a
Der erste Wärmetauscher 17 weist einen linsenförmigen Wärmetauschkörper auf, der senkrecht stehend angeordnet ist. Der zweite Wärmetauscher 12 liegt unmittelbar ausserhalb der Brennkammerwand 16. Er ist ein napfförmiger Körper, wobei seine Innenwand durch die Brennkammerwand 16 und seine Aussenwand durch einen die Brennkammerwand 16 umgebenden Mantel 18 gebildet ist. Der zu erwärmende Flüssigkeitsstrom fliesst beim zweiten Wärmetauscher 12 somit im Raum zwischen der Aussenseite der Brennkammerwand 16 und dem diese umgebenden Mantel 18.The
Die Heizschlange 9 für Heizwasser (siehe Figur 1) ist mit einem Anschluss 23 (siehe Figur 2) verbunden.The
Aus der Figur 2 ist ersichtlich, dass der Heizwasser-Anschluss 23 sowohl für den ersten 17, als auch für den zweiten Wärmetauscher 12 bestimmt ist. Dabei führt vom zweiten Wärmetauscher 12 ein kurzes Rohrstück 25, siehe auch Figur 3, zum ersten Wärmetauscher 17. Es ist somit ersichtlich, dass das zu erhitzende Wasser teilweise in zwei parallele Strömungswege aufgeteilt ist. Die Brennkammerwand 16 überträgt die Wärme an das den zweiten Wärmetauscher 12 durchströmende Wasser. Umgekehrt lässt sich auch aussagen, dass das den zweiten Wärmetauscher 12 durchströmende Wasser die Brennkammerwand 16 kühlt. Das aus dem ersten Wärmetauscher 17 ausströmende Wasser strömt durch ein weiteres Rohrstück 30 zurück in den zweiten Wärmetauscher und die gesamte Heizwassermenge schliesslich gegen den Vorlaufanschluss 14. Zum Verhindern, dass eine direkte Strömung vom Anschluss 23 zum Anschluss 14 stattfindet, ist im zweiten Wärmetauscher 12 ein Trennblech 34 angeordnet, das in der Figur 2 strichliniert und in der Figur 3 mit einer ausgezogenen Linie dargestellt ist. Die Bezugsziffer 32 in Figur 1 bezeichnet schliesslich die Heizwasserpumpe.It can be seen from FIG. 2 that the
Der Rauchgasaustritt 5 ist ein Rohrstutzen 19, der den Bodenabschnitt 20 des napfförmigen zweiten Wärmetauschers 12 durchsetzt und mit dem Rohr 27 in Verbindung steht, durch welches, wie eingangs erwähnt, das Rauchgas in das Wasserbad zur Reinigung, Entschwefelung und Neutralisation geleitet wird.The
Die durch das Wasserbad in der Wanne 6 geführten Rauchgase, also bei der Verbrennung entstehenden heissen Gase, erwärmen das Wasserbad zur jeweiligen Kesseltemperatur, so dass seinerseits das die Heizschlange 9 durchströmende Wasser erwärmt wird. Da das Heizwasser erst nach diesem im Wasserbad stattfindenden Wärmetausch die Wärmetauscheinrichtung bei der Brennkammer 4 durchströmt, lassen sich vorteilhaft einerseits niedrige Kesseltemperaturen und andererseits trotzdem hohe Vorlauftemperaturen erreichen. Die unmittelbare Berührung zwischen den heissen Gasen und dem Wasserbad in der Wanne 6 erlaubt offensichtlich einen nahezu optimalen Wärmeübergang. In den Wärmetauschern bei der Brennkammer 4 wird die Temperatur weiter erhöht. Trotz den hohen Heizwassertemperaturen liegt aufgrund des Wasserbades die Austrittstemperatur des durch den Kamin 8 ausströmenden Gases nach dem Kondensator 26 nur 2° - 5° höher als die Kessel-Sollwerttemperatur. Als Kamin kann ein Kunststoffrohr verwendet werden.The flue gases passed through the water bath in the
Die Figuren 4, 5 a und 5 b zeigen eine weitere Ausführung des in der Brennkammer 4 angeordneten ersten Wärmetauschers, der in diesen Figuren mit der Bezugsziffer 11 bezeichnet ist. Alle Teile der Figuren 4, 5 a und 5 b, welche denjenigen der Figuren 2 und 3 entsprechen, sind mit denselben Bezugsziffern bezeichnet und werden nicht nochmals beschrieben.FIGS. 4, 5 a and 5 b show a further embodiment of the first heat exchanger arranged in the
Diese Ausführung des ersten Wärmetauschers 11 weist einen doppelwandigen, napfförmigen Wärmetauschkörper auf, dessen Wände mindestens annähernd parallel zu und in einem Abstand von der Brennkammerwand 16 verlaufen. Beim Bereich des gemeinsamen Heizwasser-Anschlusses 23 für den ersten Wärmetauscher 11 und den zweiten Wärmetauscher 12 ist ein Rohrstück 25 angeordnet, welches vom zweiten Wärmetauscher 12 zum ersten Wärmetauscher 11 führt, so dass auch in dieser Ausführung zwei parallele Strömungswege vorhanden sind. Das aus dem ersten Wärmetauscher 11 ausströmende Wasser strömt durch ein weiteres Rohrstück 30 zurück zum zweiten Wärmetauscher 12 und gegen den gemeinsamen Austritt, d.h. Vorlaufanschluss 14. Im ersten Wärmetauscher 11 ist ein weiteres Trennblech 31, siehe auch Figur 5 b, angeordnet, um eine direkte Strömung von der Anschlussstelle des Rohrstückes 25 des ersten Wärmetauschers 11 zur Anschlussstelle des Rohrstückes 30 zu verhindern und damit zum Sicherstellen, dass die Strömung gezwungen ist, den gesamten ersten Wärmetauscher 11 zu durchströmen.This embodiment of the
Die Figur 6 zeigt nun einen Schnitt durch einen Kessel, der einen Zulaufanschluss 1 für Heizwasser und einen Zulaufanschluss 2 für Warmwasser aufweist. Während diese beispielsweise Ausführung der Erfindung zur Erzeugung von Heizwasser und Warmwasser geeignet ist, sei festgehalten, dass diese Verwendung nur ein mögliches Beispiel ist, wobei es lediglich von Wichtigkeit ist, dass zwei Flüssigkeiten zu unterschiedlichen Temperaturen erwärmt werden. Im Falle von Heizwasser und Warmwasser ist das Heizwasser diejenige Flüssigkeit mit der höheren Temperatur.FIG. 6 now shows a section through a boiler which has an
Der Kessel ist wieder derart aufgebaut wie in den vorgehenden Ausführungen beschrieben.The boiler is again constructed as described in the previous explanations.
Das vom Zulaufanschluss 1 herströmende Heizwasser strömt wieder durch den Kondensator und dann durch die Heizschlange 9 und danach zur Brennkammer, und das Warmwasser strömt vom Zulaufanschluss 2 durch die Heizschlange 10 ebenfalls zur Brennkammer. Das Absorbtionsbad ist ein durch die Rauchgase zur Kesselsollwert-Temperatur erhitztes Wasserbad. Entsprechend werden die zwei Flüssigkeiten, welche die Heizschlange 9 und die Heizschlange 10 durchströmen, erhitzt, wobei bei dieser Ausführung die Austrittstemperatur des Heizwassers und des Warmwassers nach dem Wasserbad unter der Kesselbadsollwert-Temperatur liegt.The heating water flowing from the
Es wird nun insbesondere auf die Figuren 7 und 8 hingewiesen. Die Wärmetauscheinrichtung weist eine Brennkammer 4 mit ihrer Brennkammerwand 16 auf. Innerhalb und ausserhalb dieser Brennkammer 4 sind drei zusammen die Wärmetauscheinrichtung bildende Wärmetauscher wie folgt vorhanden:Reference is now made in particular to FIGS. 7 and 8. The heat exchange device has a
Der erste Wärmetauscher 17 weist einen linsenförmigen Wärmetauschkörper 17 auf, der senkrecht stehend angeordnet ist. Der zweite Wärmetauscher 12 liegt unmittelbar ausserhalb der Brennkammerwand 16. Er ist ein napfförmiger Körper, wobei seine Innenwand durch die Brennkammerwand 16 und seine Aussenwand durch einen die Brennkammerwand 16 umgebenden Mantel 18 gebildet ist. Der zu erwärmende Flüssigkeitsstrom fliesst beim zweiten Wärmetauscher 12 somit im Raum zwischen der Aussenseite der Brennkammerwand 16 und dem diese umgebenden Mantel 18. Der dritte Wärmetauscher 13 umhüllt den zweiten Wärmetauscher 12. Die Innenwand des dritten Wärmetauschers 13 ist vom Mantel 18 des zweiten Wärmetauschers 12, und die Aussenwand des dritten Wärmetauschers 13 von einem weiteren Mantel 21 gebildet, der wieder ungefähr parallel zum Mantel 18 verläuft. Die zu erwärmende Flüssigkeit strömt somit zwischen den Mantel 18 und den Mantel 21.The
Die Heizschlange 9 für Heizwasser (siehe Figur 1) ist mit einem Anschluss 23 (siehe Figur 2) verbunden. Die Heizschlange 10 für das Brauchwasser ist mit dem Anschluss 24 verbunden.The
Aus der Figur 7 ist wieder ersichtlich, dass der Heizwasser-Anschluss 23 sowohl zum ersten Wärmetauscher 17, als auch zum zweiten Wärmetauscher 12 führt. Dabei führt vom Anschluss 23 ein kurzes Rohrstück 25 zum ersten Wärmetauscher 17. Es ist somit ersichtlich, dass das zu erhitzende Heizwasser in zwei parallele Strömungswege aufgeteilt ist, wobei die Erwärmung im ersten Wärmetauscher 17 höher ist als die Erwärmung im zweiten Wärmetauscher 12, d.h. die Brennkammerwand 16 überträgt die Wärme an das den zweiten Wärmetauscher 12 durchströmende Wasser. Umgekehrt lässt sich auch sagen, dass das den zweiten Wärmetauscher 12 durchströmende Wasser die Brennkammerwand 16 kühlt. Das aus dem ersten Wärmetauscher 17 ausströmende Wasser strömt durch ein weiteres Rohrstück 30 zurück in den zweiten Wärmetauscher 12. Dort mischen sich die zwei Wasserströme zusammen und strömen zu dem Vorlaufanschluss 14. Zum Verhindern, dass eine direkte Strömung vom Anschluss 23 zum Anschluss 14 stattfindet, ist im zweiten Wärmetauscher 12 ein Trennblech 34 angeordnet, das in der Figur 7 strichliniert und in der Figur 8 mit einer ausgezogenen Linie dargestellt ist.From Figure 7 it can be seen again that the
Das von der Heizschlange 10 für Warmwasser durch den Anschluss 24 in den dritten Wärmetauschkörper 13 strömende Wasser wird über den Mantel 18 erwärmt, bzw. findet der Wärmeübergang vom Heizwasser des zweiten Wärmetauschers 12 zum Warmwasser des dritten Wärmetauschers 13 zur Erwärmung des Letzteren statt. Das Warmwasser durchströmt den dritten Wärmetauscher 13, um beim Vorlaufanschluss 15 (siehe Figuren 6 und 7) auszutreten. Die Bezugsziffer 32 bezeichnet die Heizwasserpumpe und die Bezugsziffer 33 die Warmwasserpumpe.The water flowing from the
Der Rauchgasaustritt 5, also der Rohrstutzen 19, durchsetzt den Bodenabschnitt 22 des napfförmigen dritten Wärmetauschers 13 und steht mit dem Rohr 27 in Verbindung, durch welches, wie eingangs erwähnt, das Rauchgas in das Wasserbad zur Reinigung, Entschwefelung und Neutralisation geleitet wird.The
Die durch das Wasserbad in der Wanne 6 geführten Rauchgase, also bei der Verbrennung entstehenden heissen Gase, erwärmen das Wasserbad zur jeweiligen Kesseltemperatur, so dass seinerseits das die Heizschlangen 9 und 10 durchströmende Wasser erwärmt wird. Da das Heizwasser und das Warmwasser erst nach diesem im Wasserbad stattfindenden Wärmetausch die Wärmetauscheinrichtung bei der Brennkammer 4 durchströmen, lassen sich vorteilhaft einerseits niedrige Kesseltemperaturen und andererseits trotzdem hohe Vorlauftemperaturen erreichen.Die unmittelbare Berührung zwischen den heissen Gasen und dem Wasserbad in der Wanne 6 erlaubt offensichtlich einen nahezu optimalen Wärmeübergang. In den Wärmetauschern bei der Brennkammer 4 wird die Temperatur weiter erhöht. Dabei ist der dritte Wärmetauscher 13 für das Warmwasser derart bemessen, dass das Warmwasser wohl eine höhere Temperatur als die Kesselsollwert-Temperatur aufweist, wobei jedoch die Warmwasser-Temperatur beim Vorlaufanschluss 15 relativ zur Verkalkungs-Temperatur von Wasser vermindert ist. Weiter hat die gezeigte Ausführung den Vorteil, dass bei der Warmwasseraufbereitung kaum Bakterien vom Stamme der Legionella-Pneumophilia (Legionärskrankheit) entstehen können. Trotz der hohen Heizwasseraustritts-Temperatur und Warmwasseraustritts-Temperatur liegt aufgrund des Wasserbades die Austrittstemperatur des durch den Kamin 8 ausströmenden Gases nach dem Kondensator nur 2° - 5° höher als die Kesselsollwert-Temperatur. Als Kamin kann ein Kunststoffrohr verwendet werden.The flue gases passed through the water bath in the
Claims (5)
- Combustion chamber with a heat exchanger device (12; 13; 17) for at least one liquid, comprising at least one first (17) and one second heat exchanger (12), which combustion chamber (4) includes a combustion chamber wall (16), a firebox and a flue gas outlet in form of a pipe stub (5), which second heat exchanger (12) is bounded by a section of the combustion chamber wall (16) and a jacket (18) surrounding same at the outside and forming its outer wall, whereby the flow of liquid to be heated in the second heat exchanger (12) is led between the combustion chamber wall (16) and the jacket (18) and the second heat exchanger (12) includes an inlet (23) and an outlet (14) for the entire flow of the liquid to be heated and to flow through both heat exchangers (12; 17); which first heat exchanger (17) is located within the combustion chamber (4) between the firebox and the pipe stub (5) forming the flue gas outlet in order to be directly acted upon by the flame of the burner, characterized in that the heat exchangers (12, 17) are arranged in such a manner that they determine flow paths running at least approximately parallel relative to each other, that the first heat exchanger (17) is of a lentil shaped form and stands perpendicularly to the longitudinal center line of the pipe stub (5) and in that the inflow to and outflow from the second heat exchanger (12) to and from the first heat exchanger (17) are formed by respective pipe sections (25; 30), such that the first heat exchanger (17) is at all sides at a distance from the second heat exchanger (12) in order to be completely immersed in the flue gas flowing around same such that a as large as possible heat transmittal from the flue gas to the water in the first heat exchanger (17) is secured.
- Combustion chamber according to claim 1, characterized in that the respective openings in the combustion chamber wall are located directly opposite or displaced relative to the respective inlet (23) and outlet (14), resp.
- Combustion chamber according to one of the preceding claims, whereby the heat exchanger device is designed for two liquids to be differently heated, characterized in that additionally a third heat exchanger (13) is located at the side of the second heat exchanger (12) facing away from the combustion chamber wall (16), whereby the outer wall (18) of the second heat exchanger (12) forms simultaneously the inner wall of the third heat exchanger (13), of which the outer wall (18) extends at least approximately parallel to its inner wall, that the pipe stub (5) forming the flue gas outlet projects through the third heat exchanger (13), and that the third heat exchangers (13) comprises an own inlet (24) and an own outlet (15) for a respective liquid intended to flow through same only, which three heat exchangers are dimensioned relative to each other in such a manner that in operation the overall temperature of the mixed liquid flows flowing in a parallel flow through the first and second heat exchanger is at their common outlet (14) at the second heat exchanger higher than the temperature of the liquid flowing through the third heat exchanger (13) present at its outlet (15).
- Boiler for a heating of at least one liquid, including a combustion chamber according to one of the preceding claims and with a tank (6) for the receipt of a desulfurizing absorption bath and a dispergator device (7, 21, 28, 29) communicating with the flue gas outlet which is adapted to disperse the flue gas in the absorption bath, and with an exhaust gas outlet (8) for the gas cleaned and desulfurized in the absorption bath, characterized in that the boiler comprises a respective return flow connector (1, 2) and a respective outlet flow connector (14, 15) for each liquid intended for flowing through same, that at least one return flow connector (1) is coupled to a condenser (26) which is arranged in the exhaust gas outlet (8) in order to condensate moisture present in the exhaust gas, whereby the condensate flows through the exhaust gas outlet back to the tank (6), which condenser (16) is connected at the outlet side to one end of a heat exchanger coil (9) arranged in the tank (6), of which the opposite end is connected to the first and second heat exchangers (12, 11 and 17, resp.), which two heat exchangers are connected at their outlet sides to the outlet flow connector (14).
- Boiler according to claim 4, in which a liquid is heatable to heating water and a further liquid to hot water, characterized in that the heat exchanger coil (9) connected to the condenser (26) is allocated to the liquid intended to be heated to heating water, and a further heat exchanger coil (10) is arranged in the tank (6) and allocated to the liquid intended to be heated to hot water, which communicates at one end directly with the return flow connector (2) and at the opposite end with the third heat exchanger (13), whereby the heat exchangers and the heating coils allocated thereto are dimensioned in such a manner that the outflow temperature of the heating water is higher than the design temperature of the boiler bath.
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