NL194652C - Doorstroomwaterverhitter. - Google Patents

Description

1 194652

Doorstroomwaterverhitter

De uitvinding heeft betrekking op een doorstroomwaterverhitter, voorzien van een brander en van een warmtewisseleenheid bestaande uit ten minste twee, in stromingsrichting van de verbrandingsgassen op 5 elkaar volgende, warmtewisselaars waarvan de eerste zich direct in het vlamgebied van de brander bevindt en daaraan een eerste hoeveelheid warmte onttrekt en de tweede warmtewisselaar de resterende hoeveelheid warmte aan de verbrandingsgassen onttrekt, waarbij een bestuurbaar middel aanwezig is voor het verdelen van toegevoerd circulatiewater over de eerste en de tweede warmtewisselaar, waarvoor is voorzien in besturings- en regelmiddelen.

10 Een dergelijke doorstroomwaterverhitter is bekend uit EP-A- 0.315.579. Het doel van de eerste, zich in het vlamgebied van de brander bevindende, warmtewisselaar is het optimaliseren van het verbrandingsproces en het stabiliseren van de vlammen waardoor het ontstaan van NO-Xn bij de brander wordt tegengegaan. Bij deze bekende waterverhitter wordt gebruik gemaakt van een smoorklep om de hoeveelheid water die wordt toegevoerd aan de eerste warmtewisselaar te regelen. Hoe de regeling verder in zijn 15 werk gaat en met welke middelen wordt niet aangegeven. Verder is nog een veiligheidsvoorziening aanwezig voor het uitschakelen van de brander en de brandstoftoevoer wanneer de temperatuur een bepaalde waarde overschrijdt dan wel wanneer te weinig water door de inrichting stroomt. Dit kan tot ongewenste onderbrekingen in het bedrijf van de inrichting leiden.

De uitvinding beoogt nu de bekende waterverhitter zodanig te verbeteren, dat het rendement daarvan 20 hoger wordt, terwijl het minder snel tot uitschakeling van de inrichting zal komen.

Daartoe wordt er in voorzien, dat besturings- en regelmiddelen zijn ingericht voor het zodanig besturen en regelen van de door de eerste en tweede warmtewisselaars stromende hoeveelheden water, van de totale doorstromende hoeveelheid water en van de hoeveelheid door de brander geleverde warmte, dat de genoemde eerste hoeveelheid warmte tussen 5 en 50% bedraagt van de totale hoeveelheid warmte die 25 door de brander wordt opgewekt, waarbij de besturings- en regelmiddelen zodanig zijn uitgevoerd, dat de oppervlaktetemperatuur van de eerste warmtewisselaar wordt gemeten en bij een temperatuur, waarbij condensaatvorming op kan treden, de temperatuur van het door de eerste warmtewisselaar stromende water wordt verhoogd, terwijl bij een te hoge temperatuur van het door de eerste warmtewisselaar stromende water, waarbij verdamping daarvan op zou kunnen treden, de temperatuur van het water wordt 30 verlaagd, zoals door vergroting van de doorstromende hoeveelheid water.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van uitvoeringsvoorbeelden, getoond in de tekening, waarin:

Figuur 1 schematisch een circulatie-doorstroomwaterverhitter toont; 35 Figuren 2-6 verschillende uitvoeringsvoorbeelden van middelen tonen voor het controleren en/of regelen van doorstroomwaterverhitters.

De in figuur 1 getoonde doorstroomwaterverhitter 1 bezit een huis 2 uit plaat of dergelijke, dat een verbrandingskamer 3 omvat. In de verbrandingskamer 3 bevindt zich de gasbrander 4, waaraan gas wordt 40 toegevoerd via een gasklep 5 en een leiding 6. De gasklep 5 bezit een insteimotor 7, die via een leiding 8 is verbonden met een regelaar 9.

Boven de brander 4 bevindt zich een warmtewisseleenheid 10, bestaande uit een eerste warmtewisselaar 12 en een tweede warmtewisselaar 11. De eerste warmtewisselaar 12 bevindt zich direct in de vlammen 34 van de brander 4. Afhankelijk van het type brander kunnen de vlammen 34 afzonderlijke 45 vlammen zijn of kan een continue vlammenbrand worden gevormd. De warmtewisselaar 12 zal met zijn buis of buizen zodanig zijn aangebracht, dat hij in het gebied van de vlammen 34 warmte onttrekt. Bij voorkeur zullen de buizen van de warmtewisselaar door de kemzones van de vlammen 34 heen lopen, zodat de buizen volledig door de vlammen worden ontsloten.

De doorstroomwaterverhitter 1 dient voor de voeding van een ruimte-verwarmingsinrichting 15 en/of een, 50 niet getoond, opslagreservoir voor verbruikswater. Vanaf de verwarmingsinrichting 15 loopt een, van een circulatiepomp 16 voorziene, retourleiding 17 naar de warmtewisselaar 11. Vanaf de warmtewisselaar 11 loopt een afvoerleiding 19, die is voorzien van een temperatuurvoeler 18. De temperatuurvoeler 18 is door middel van een leiding 20 verbonden met de regelaar 9. De pomp 16 is voorzien van een motor 21, die via een leiding 22 vanaf de regelaar 9 wordt bestuurd. Een voeler 23 meet de buitentemperatuur en via een 55 leiding 24 wordt de gemeten waarde toegevoerd aan de regelaar 9. Tussen de persaansluiting van de circulatiepomp 16 en de aansluiting van de leiding 17 op de warmtewisselaar 11 bevindt zich een aftakking 25, van waaraf een leiding 26 naar de aansluiting van de warmtewisselaar 12 loopt. In de leiding 26 bevindt

Claims (2)

194652 2 zich de temperatuurvoeler 27, die door de leiding 28 met de regelaar 9 is verbonden. . „ Het afvoereinde van de warmtewisselaar 12 is via de zich verder uitstrekkende leiding 26 verbonden met een aftakking 29 in de afvoerleiding 19, welke aftakking zich bevindt tussen de voeler 18 en de afvoer van de warmtewisselaar 11. Bij de aftakking 29 zijn in de leiding 26 een afvoertemperatuurvoeler 30 en een 5 doorstroommeter 31 aangebracht, die elk via een leiding 32 respectievelijk 33 met de regelaar 9 zijn verbonden. De dwarsdoorsnede van de leidingen 17,18,19 en 26 is zodanig gedimensioneerd, dat door de warmtewisselaar 12 van 5 tot 50% van de totale door de brander geleverde hoeveelheid warmte kan worden afgenomen. Aan de hand van de figuren 4-8 worden mogelijkheden voor het controleren en 10 regelen van de waterverhitter nader toegelicht. De figuren 2-6 tonen uitvoèringsvoorbeelden voor de regeling van de optimale waterdoorstroming door de warmtewisselaars 11 en 12. Volgens figuur 2 wordt door een temperatuurvoeler 104 in een afvoerleiding vanaf de warmtewisselaar 11 via stuurleidingen 106 een signaal toegevoerd aan een magneetklep 107 waarmee de doorstroming door 15 de warmtewisselaar 12 wordt geregeld, in afhankelijkheid van de gemeten temperatuur. Volgens figuur 3 wordt de magneetklep 107 aangestuurd door een temperatuurvoeler 104, die in de verbrandingskamer is opgesteid. Bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 4 is een temperatuurvoeler 104 opgesteld voor het meten van de temperatuur van de vlam.

20 Volgens figuur 5 wordt de doorstroming door de warmtewisselaar 12 niet beïnvloed door een magneet-klep, maar door het toerental van een pomp 109. Aan de aandrijfmotor 108 van de pomp 109 worden vanaf de temperatuurvoeler 104 via de leidingen 106 besturingssignalen toegevoerd. Bij wijze van voorbeeld is de temperatuurvoeler in dit geval weer aangebracht in de verbrandingskamer. Bij het in figuur 6 getoonde uitvoeringsvoorbeeld worden aan een microprocessor 110 signalen 25 toegevoerd vanaf een aantal temperatuurvoelers 104. Gemeten wordt bijvoorbeeld de temperatuur van het verwarmde water, van het water dat aan de verwarmingsinrichting wordt toegevoerd, de temperatuur in de verbrandingskamer en de temperatuur op plaatsen van de warmtewisselaar 12, die zich in het gebied van de vlammen bevindt. De microprocessor vergelijkt afzonderlijke temperaturen met de gewenste waarden, dan wel verschillen 30 tussen bepaalde gemeten temperaturen, dan wel tijdelijke temperatuursgradiënten of gradiënten van temperatuursverschillen. Gewenste waarden kunnen als vooraf vastgestelde optimale waarden zijn opgenomen in een gegevensopslaginrichting, die weer onderdeel kan uitmaken van de microprocessor. De afwijkingen van de gemeten waarden kunnen worden gebruikt voor het regelen van de hoeveelheid gas, van de doorstroming door de warmtewisselaar 12 voor het afkoelen van de vlam of als signaal voor 35 een veiligheidsbewaking tegen oververhitting of onderkoeling zoals boven aangegeven. Hierbij wordt dus door het verwerken van een aantal gemeten temperaturen, het vaststellen van de gradiënten en dergelijke daarvan, een regeltraject verkregen voor het snel besturen van het totale verbrandingsproces. 40 Doorstroomwaterverhitter, voorzien van een brander en van een warmtewisseleenheid bestaande uit ten minste twee, in stromingsrichting van de verbrandingsgassen op elkaar volgende, warmtewisselaars 45 waarvan de eerste zich direct in het vlamgebied van de brander bevindt en daaraan een eerste hoeveelheid warmte onttrekt en de tweede warmtewisselaar de resterende hoeveelheid warmte aan de verbrandingsgassen onttrekt, waarbij een bestuurbaar middel aanwezig is voor het verdelen van toegevoerd circulatie-water over de eerste en de tweede warmtewisselaar, waarvoor is voorzien in besturings- en regelmiddelen, met het kenmerk, dat besturings- en regelmiddelen zijn ingericht voor het zodanig besturen en regelen van 50 de door de eerste en tweede warmtewisselaars (11 respectievelijk 12) stromende hoeveelheden water, van de totale doorstromende hoeveelheid water en van de hoeveelheid door de brander (4) geleverde warmte, dat de genoemde eerste hoeveelheid warmte tussen 5 en 50% bedraagt van de totale hoeveelheid warmte die door de brander wordt opgewekt, waarbij de besturings- en regelmiddelen zodanig zijn uitgevoerd, dat de oppervlaktetemperatuur van de eerste warmtewisselaar (12) wordt gemeten en bij een temperatuur, 55 waarbij condensaatvorming op kan treden, de temperatuur van het door de eerste warmtewisselaar (12) 3 194652 stromende water wordt verhoogd, terwijl bij een te hoge temperatuur van het door de eerste warmtewisselaar (12) stromende water, waarbij verdamping daarvan op zou kunnen treden, de temperatuur van het water wordt verlaagd, zoals door vergroting van de doorstromende hoeveelheid water. Hierbij 4 bladen tekening >