NO153189B - Varmeanlegg - Google Patents

Abstract

Varmeanlegg som omfatter en hyeffektiv blåflamme-brenner (2), en bobleinnretning (4) i form av en kuppel (4) med perforerte sider (6) og en varmeveksler (8) bakenfor bobleinnretningen (4), hvor bobleinnretningens. (4) sidevegger (6) har en minimumshyde på 20 til 500. mm, hvor perforeringene i bobleinnretningen (4) er tilstrekkelig dimensjonert og hvor det er anordnet en varmeveksler for avkjøling av kuppelen (4). Det er også anordnet en kondensspiral (10) fra en varmepumpe (11) bakenfor varmeveksleren (8) i tilslutning til bobleinnretningen (4). Uønsket pulsering forebygges av et anti-pulseringstrau (23), en avlastningsventil (24) og perforeringsutformingen.Varmeanlegget viser utmerket varmeøkonomi.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et varmeanlegg for fyringsolje, fyringsgass eller andre, brennbare væsker eller gass-stoffer, som angitt i den innledende del av krav 1.

På grunn av den verdensomspennende energikrise er det i senere år gjort store anstrengelser med henblikk på full utnyttelse av varmen fra de brennbare stoffer innenfor fagom-rådet for varmeanlegg, særlig oljefyringsanlegg. Det er således utviklet en meget effektiv blåflamme-brenner, dvs. en brenner som ikke i noe tilfelle danner sot (se brosjyren "Verbrennung total" RE fra M.A.N. Brennerbau, Rossweg 6, 2000 Hamburg). Selv ved anvendelse av en slik brenner vil imidlertid det varmeøkonomiske resultat ikke være ideelt, da en del av varmen fra røkgassen går tapt i skorsteinstrekken. Det har i forbindelse med en brenner av denne type vært forsøkt å gjenvinne varmen som tapes i skorsteinstrekken, men hittil uten større hell. Det henvises således til en artikkel i "Ingeniøren" nr. 49 for 8. desember 1978, med tittel: "Olje-fyret minikedel uden forurening og med 100% nyttevirkning."

("Oljefyrt mini-kjel uten forurensning og med 100% nyttevirkning") .

Formålet ved foreliggende oppfinnelse er å frembringe et varmeanlegg som angitt i den innledende del av krav 1, som vil gi et bedre, varmeøkonomisk resultat enn de hittil kjente varmeanlegg av samme type.

Varmeanlegget ifølge oppfinnelsen kjennetegnes ved den

nye kombinasjon av særtrekk som er angitt i den karakteriserende del av krav 1. Det har overraskende vist seg at varmeanlegget ifølge oppfinnelsen gir en vesentlig bedre varmeøko-nomi enn de hittil kjente anlegg av samme type.

I fyringsanlegget ifølge oppfinnelsen blir varmen fra flammen først utnyttet på vanlig måte ved hjelp av en eller flere varmevekslere som er anordnet i tilknytning til for-brenningskammeret. Røkgassen ledes deretter boblende gjennom en bobleinnretning, hvori det flateparti hvor bobledannelsen finner sted, utgjør en stadig større del av penetrasjonsfla-ten, når røkgasstrykket øker. Det vil fremgå av beskrivelsen og kravene at vaskeren består av nevnte bobleinnretning med vann. Anvendelsen av den høyeffektive brenner som ikke for-' årsaker noen form for sotdannelse, er i denne forbindelse av største betydning, da bobleinnretningen i motsatt fall hurtig vil blokkeres. Det har overraskende vist seg at en bobleinnretning som er konstruert på denne måten, på en særlig effektiv måte kan absorbere kondensasjonsvarmen fra den tilstedeværende vanndamp som dannes ved forbrenningen, sammen med varmen i røk-gassen. Videre er det overraskende konstatert at varmeveksleren som avkjøler den stort sett horisontale del av kuppelen,

er nødvendig for varmeanlegget ifølge oppfinnelsen, idet den stort sett horisontale del av bobleinnretningen ellers ville bli meget varm under drift og følgelig deformeres, hvilket med-fører stor risiko for at noen av åpningene blir beliggende over væskenivået i bobleinnretningen og derved i høy grad reduserer varmeanleggets effektivitet. Dette gjelder særlig hvis bobleinnretningen er tilvirket av metall, fortrinnsvis rustfritt stål, som er det vanligste konstruksjonsmateriale for boble-innretninger. Hvis bobleinnretningen er fremstilt eksempelvis av keramisk materiale, vil varmeveksleren som avkjøler den stort sett horisontale del av bobleinnretningen, ikke ubetinget være nødvendig.

En spesielt foretrukket versjon av varmeanlegget ifølge oppfinnelsen kjennetegnes ved særtrekk som angitt i den karakteriserende del av krav 2. Denne versjon gjør det mulig å

oppnå en særlig effektiv absorbsjon av røkgassens varmeinnhold i røkvaskeren som følge av elimineringen av uønskede pulseringer.

En annen, spesielt foretrukket versjon av varmeanlegget ifølge oppfinnelsen, kjennetegnes ved særtrekk som angitt i den karakteriserende del av krav 3. Denne versjon gjør det mulig å oppnå en mer pålitelig forbrenning uten uønskede pulseringer enn i de tilfeller hvor perforeringene har form av hull. Dette er teknisk sett en eksepsjonelt velegnet versjon av bobleinnretningen .

En annen, spesielt foretrukket versjon av varmeanlegget ifølge oppfinnelsen, kjennetegnes ved særtrekk som angitt i krav 4. Denne versjon muliggjør en usedvanlig høy utnyttelse av varmen i røkgassen.

En annen, spesielt foretrukket versjon.av varmeanlegget ifølge oppfinnelsen, kjennetegnes ved særtrekk som angitt i den karakteriserende del av krav 5. Antipulseringstrauet må være utstyrt med tilstrekkelig store åpninger for røkrør og forbindelsesrør til varmevekslerne, og det har vist seg at slike antifriksjonstrau motvirker de vibrasjoner som, særlig ved igangsetting av brenneren, oppstår i vannet i røkvaskeren, hvilket igjen begunstiger varmeøkonomien.

En annen, spesielt foretrukket versjon av varmeanlegget ifølge oppfinnelsen, kjennetegnes ved særtrekk som angitt i den karakteriserende del av krav 6. I dette tilfellet innledes forbrenningsprosessen uten pulseringer i startfasen. Den bi-metallstyrte avlederventil er fortrinnsvis av slik konstruk-sjon at ventilen stenges når brenneren har vært i gang i ca. ett minutt, hvoretter bobleinnretningen fungerer med full effektivitet. Denne versjon vil ytterligere begunstige det varmeøkonomiske resultat.

Det fremgår at det ved anvendelse av varmeanlegget ifølge oppfinnelsen i tilknytning til oljefyring, kan oppnås en utnyttelse av varmeinnholdet i oljen opp til 107% av dens laveste forbrenningsverdi, og 110% ved gassfyring med visse, brennbare gasser så som naturgass, likeledes beregnet ut fra den laveste forbrenningsverdi av disse gasser og uten varmepumpe. Anlegget kan med fordel utstyres med en ytterligere varmeveksler som sett i røkgassens strømningsretning, er anordnet etter bobleinnretningen. Dermed kan virkningsgraden økes uten at bobleinnretningen utsettes for alt for høye temperaturer.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende i forbindelse med de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et skjematisk riss av en første, foretrukket versjon av oppfinnelsen. Fig. 2 viser et skjematisk riss av en andre, foretrukket versjon av oppfinnelsen, samt Fig. 3 viser et skjematisk riss av en tredje, foretrukket versjon av oppfinnelsen.

De enkelte konstruksjonsdeler i den viste versjon av oppfinnelsen ifølge fig. 1 er innbefattet i nedenstående opp-stilling:

1. Forbrenningskammer

2. Brenner

3. Røkrør

4. Røkgasstrau

5. Vannk jøling

6. Slisser i røktrau (bobleinnretning)

7. Varmeveksler - ledningsvann

8. Varmeveksler - oppheting

9. Utløpsrør - forbrenningsluft

10. Kjølemedium fra varmepumpe

11. Varmepumpe

12. Nytralisator - elektrisk styrt

13. Elektronisk styring av oljebrenner kontra varmepumpe

14. Elektrisk strømkabel

15. Varmtvann fra varmepumpeutløp

16. Utløp - varmt ledningsvann

17. Utløp - varmt oppvarmingsvann

18. Returvann - oppheting (fra radiatorer)

19. Kaldtvanns-innløpsledning

20. Overløp

21. Vann

22. Kjel

De enkelte konstruksjonsdeler er nærmere beskrevet i det etterfølgende.

Det er i fig. 1 vist et kjeleaggregat 22 som omfatter et forbrenningskammer 1, en blåflammeoljebrenner 2, en røkgass-ventil 3, en kuppel 4 (bobleinnretning) med perforerte sider 6 og en varmeveksler 5. En varmeveksler for varmt ledningsvann er betegnet med 7. Det er videre anordnet en røkgass-kondensasjonsvarmeveksler 8 og et egentlig røkgassutløpsrør 9. En ledning for avkjølt kjølemedium er betegnet med 10 og et varmepumpeaggregat med 11. Et nøytraliseringsaggregat er betegnet med 12, mens 13 angir en elektronisk styrt enhet med kabler 14 som forbinder kjelen med varmepumpen med henblikk på kontroll. En ledning 15 for varmt vann utgår fra varmepumpen. Et utløp for ledningsvann er vist ved 16, og et ut-løp for oppvarmingsvann ved 17. En returledning for vann fra oppvarmingen er vist ved 18. En kaldtvannsledning er vist ved 19. Et rør 20 tjener som overløp og det er angitt vann ved 21.

Virkemåten av den viste versjon av varmeanlegget er beskrevet i det etterfølgende.

Punkt 22 viser kjelen. Brenneren 2 er i funksjon i for-brenn ing skamme ret 1 hvorfra røkgassen presses oppad gjennom røkrøret 3. Når røkgassen er ledet til bobleinnretningen 4 vil gassen, under innvirkning av det utviklede trykk, boble gjennom spaltene 6 i mantelen langs hele omkretsen av bobleinnretningen, hvorved varme og kjemiske avfallsprodukter over-føres til vannet 21. Varmen i røkgassen overføres også til varmeveksleren 5. Under viderefremføringen etter å ha for-latt vannet, avkjøles røkgassen av varmeveksleren 8 og kon-denseres derved og overfører varme til varmeveksleren 8, hvoretter røkgassen forlater kjelen, med lav temperatur, gjennom utløpsrøret 9. Punkt 7 viser en varmeveksler som absorberer varme til ledningsvannet. Varmevekslerne 5 og 8 absorberer varme for oppheting.

En nøytraliseringsenhet for nøytralisering av vannet 21 (om nødvendig] er vist ved 12. Det er anordnet en varmepumpe 11 med henblikk på nesten fullstendig kondensering av røkgas-sen ved avkjøling. Den varme del av varmepumpen tjener til for-varming av det kalde ledningsvann 19 til innløpet 15 av ledningsvann-varmeveksleren 7. Det er videre anordnet en elektronisk styrt enhet 13 for regulering av varmepumpens 11 starting og stopping med hensyn til oljebrenneren 2, slik at pumpen og brenneren ikke motvirker hverandre.

En annen, foretrukket versjon åv varmeanlegget ifølge oppfinnelsen er vist i fig. 2, hvor henvisningstallene opp til 22 angir de samme deler som i fig. 1.

Sammenlignet med fig. 1, mangler de etterfølgende henvis-ningstall i denne versjon:

7. Varmeveksler - ledningsvann

10. Kjølemedium fra varmepumpen

11. Varmepumpe

12. Nøytralisator

13. Elektronisk kontroll

14. Strømkabel

15. Varmtvann fra varmepumpeutløp

16. Utløp - varmt ledningsvann

19. Kaldtvanns-innløpsledning

Denne versjon omfatter videre:

23. Anti-pulseringstrau

24. Avlederventil

24a Avlederventil - detalj tegning

2 4b Avlederventil - kald (åpen) stilling

24c Avlederventil - varm (lukket) stilling

25. Varmevekslings-vannkammer

26. Skilleplate mellom røkvaskevann og sentralvarmevann.

De ulike konstruksjonsdeler er nærmere beskrevet i det etterfølgende, idet punktene 1-22 er de samme som i fig. 1, og punktene 7,10,11,12,13,14,15,16 og 19 ikke er markert i fig. 2 for tydelighetens skyld. Figuren omfatter for øvrig konstruksjonsdeler som fremgår av det etterfølgende.

Punkt 2 3 viser et anti-pulseringstrau som motvirker vibrasjoner i vannmassen. Punkt 24 angir en avlederventil som er vist detaljert ved 24a, 24b (kald) og 24c (varm). Punkt 25 betegner et varmevekslings-vannkanoner som erstatter rørvarme-veksleren ifølge fig. 1. Det er anordnet en plate 26 som skiller sentralvarmevannet fra røk-vaskevannet.-

Virkemåten av den viste versjon av varmeanlegget ifølge oppfinnelsen er den samme som ved varmeanlegget ifølge fig. 1, men anlegget omfatter følgende elementer i tillegg: Punkt 23 betegner et anti-pulseringstrau som motvirker vibrasjoner i vannmassen 21, særlig ved kaldstart. Ventilen 2 4 avleder trykket som oppstår i startfasen i det indre av bobleinnretningen 4 mens innretningen 4 og ventilen 2 4 frem-deles er kalde. Punkt 24a betegner et detaljriss av avlederventilen 24 hvor en streket linje viser en perforering i bobleinnretningen 4. Punkt 2 4b viser avlederventilen i kald til-stand. Når brenneren 2 startes, åpnes ventilen 24, og etter å ha vært i funksjon i ca. ett minutt, lukkes avlederventilen 24 og bringes i en stilling som vist ved 24c. I samvirkning med antipulseringstrauet 23 vil dette resultere i en myk start og en kontinuerlig stillegående virkemåte av anlegget.

En tredje, foretrukket versjon av varmeanlegget ifølge oppfinnelsen er vist i fig. 3, hvor henvisningstallene 1-26 i prinsippet har samme betydning som i fig. 1 og 2.

I dette tilfellet mangler følgende betegnelser som er angitt i fig. 1:

10. Kjølemedium fra varmepumpe

11. Varmepumpe

12. Nøytralisator

13. Elektronisk kontroll

14. Elektrisk strømkabel

15. Varmtvann fra varmepumpeutløp

I denne versjon er 8 erstattet med 8a som betegner en luft/tverrstrøm-varmeveksler. 17 er erstattet med 17a som betegner et varmluftutløp for oppvarmingsluft. 18 er erstattet med 18a som betegner oppvarmingsluft under tilbakeføring, og 25 er erstattet med 25a som betegner et varmevekslings-luftkammer.

Denne versjon omfatter videre:

27. Sirkulasjonspumpe

28. Luftvifte

29. Forbindelsesledninger.

De enkelte konstruksjonsdeler er nærmere beskrevet i det etterfølgende, idet punktene 1-26 i prinsippet har samme betydning som i fig. 1 og 2. Det bør imidlertid bemerkes at punkt 8a angir en luft-til-luft varmeveksler, punkt 17a betegner et utløp for oppvarmingsluft, punkt 18a avgir avkjølt returluft, eventuelt blandet med frisk luft, punkt 25a viser varmevekslingsluftkammeret, punkt 27 betegner en sirkulasjonspumpe som holder røkvaskevannet i sirkulasjon, punkt 2 8 viser en motordrevet vifte som holder sentralvarmeluften i bevegelse, og punkt 29 angir en forbindelsesledning mellom den øvre og nedre varmevekslerdel.

Den viste versjon av varmeanlegget har samme virkemåte som versjonene ifølge fig. 1 og 2, men med følgende forandrin-ger eller tilføyelser:

Istedenfor den øvre varmeveksler 8 som overfører fra luft til vann, angir punkt 8a en luft-til-luft tverrstrømvarmeveks-ler hvorigjennom den varme røkgass ledes, etter å ha passert bobleinnretningen, og derved avgir sin varme til returluften 18a fra opphetingen. Denne returluft 18a ledes gjennom for-bindelsesrøret 29 og gjennom varmevekslingsluftkammeret 25a, og drives ut som varm oppvarmingsluft av viften 28 som holder luften i sirkulasjon. Det er anordnet en sirkulasjonspumpe 27 som driver røkvaskevannet 21 rundt mellom røkvaskeren 4 og 21 og ledningsvannvarmeveksleren 7, samtidig som den stort sett horisontale del av kuppelen avkjøles ved 5.

Claims (6)

1. Varmeanlegg for fyringsolje, fyringsgass eller andre, brennbare væsker eller gassformede stoffer, som omfatter en høyeffektiv, sotfri blåflammebrenner (2) og en bobleinnretning (4) i form av en kuppel med perforerte sider hvor de øvre deler av perforeringene befinner seg under væskeoverflaten i røkvaske-ren, karakterisert ved at bobleinnretningens (4) sidevegger, avhengig av trykket og den volumetriske hastig-het under normal drift, har en minimumshøyde på 20 til 500 mm, for å forebygge uønsket pulsering, og at perforeringene (6) i bobleinnretningen (4) utgjør en såvidt stor del av den totale sideveggsflate at røkgassen under normal drift utelukkende vil strømme gjennom perforeringene og ikke boble under den nedre del av bobleinnretningens sidevegger, og at bobleinnretningen omfatter en varmeveksler (5) som avkjøler den stort sett horisontale del av kuppelen.

2. Varmeanlegg ifølge krav 1, karakterisert ved at perforeringene (6) i bobleinnretningen (4) utgjør mellom 1 og 50 prosent av den samlede sideveggflate.

3. Varmeanlegg ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at perforeringene (6) i bobleinnretningen (4) har form av slisser.

4. Varmeanlegg ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at slissene (6) er dannet ved utforming av vertikale, smale utstansninger, hvor de opp-rettede sideseksjoner er vekselvis utadbøyd og innadbøyd,

5. Varmeanlegg ifølge ett av kravene 1-4, karakterisert ved at bobleinnretningen (4) er utstyrt med et anti-pulseringstrau (23) hvis bunn møter under-kanten av bobleinnretningens sidevegger eller befinner, seg under dette nivå, og hvor overkanten av trauets sidevegger befinner seg over væskenivået.

6. Varmeanlegg ifølge ett av kravene 1-5, karakterisert ved at det i sideveggen av bobleinnretningen (4) og over væskenivået er anordnet en bi-metallstyrt trykkavlastningsventil (24) som er åpen ved lav temperatur og stengt ved høy temperatur.