DE1291496B - Heizkessel fuer Befeuerung mit stroemendem Brennstoff - Google Patents

Heizkessel fuer Befeuerung mit stroemendem Brennstoff

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DE1291496B
DE1291496B DEF37820A DEF0037820A DE1291496B DE 1291496 B DE1291496 B DE 1291496B DE F37820 A DEF37820 A DE F37820A DE F0037820 A DEF0037820 A DE F0037820A DE 1291496 B DE1291496 B DE 1291496B
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DE
Germany
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wall
boiler
combustion
ribs
water space
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DEF37820A
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English (en)
Inventor
Fuchs
Dipl-Ing Guenter
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Summa Kessel & Co KG GmbH
Original Assignee
Summa Kessel & Co KG GmbH
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Publication date
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Publication of DE1291496B publication Critical patent/DE1291496B/de
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/24Water 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
    • F24H1/26Water 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
    • F24H1/263Water 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Heizkessel für Befeuerung mit strömendem Brennstoff mit einem von einer zylindrischen Wand begrenzten, an seinem einen Ende mit einem. Brenner versehenen und an seinem anderen Ende offenen Flammraum und mit einer den Flammraum mit Abstand zur Bildung eines Verbrennungsgaszuges umgebenden und mit der Flammraumwand über Rippen in wärmeleitender Verbindung stehenden inneren Wand eines Wasserraums, wobei die aus dem offenen Ende des Flammraums austretenden Verbrennungsgase nach Umlenkung um 180° in dem Verbrennungsgaszug zum brennerseitigen Ende des Kessels strömen.
  • Bei einem solchen bekannten Heizkessel wird die Flammraumwand durch ein aus einem hitzebeständigen Material bestehendes Rohr verhältnismäßig großer Wandstärke .gebildet, an dessen Außenseite zur Bildung entsprechender äußerer Rippen im Querschnitt etwa kreisbogenförmige Längsnuten vorgesehen sind. Die somit sternförmig nach außen gerichteten Rippen liegen mit ihren Außenkanten am Innenumfang einer das Rohr aufnehmenden vom Kesselwasser beaufschlagten Wand an. Ungünstig ist bei diesem Kessel, daß eine genaue Bearbeitung der genannten Rippen erforderlich ist, wenn eine innige Berührung der Rippen mit der vom Kesselwasser beaufschlagten Wand zur Erzielung des gewünschten Wärmeübergangs durch Leitung von den Rippen auf die genannte Wand erreicht werden soll. Trotzdem bleibt es weiterhin schwierig, bei den beträchtlichen Temperaturbeanspruchungen der beim Betrieb rotglühend werdenden Flammraumwand den erwünschten Wärmeübergang von der Flammraumwand auf das Kesselwasser bei den unterschiedlichen Betriebsverhältnissen des Kessels sicherzustellen. Ferner ist bei diesem Kessel ein vollständiges Ausbrennen der Flamme im Flammraum nicht vorgesehen und auch nicht erwünscht, da durch das verhältnismäßig schlechte Abfließen der Wärme mit unzulässig hohen Temperaturen an der Flammraumwand zu rechnen wäre. Bei dem bekannten Kessel sind daher zur Erzielung eines genügenden-Ausbrennens der- Flamme und einer möglichst vollständigen übertragung der in den Verbrennungsgasen enthaltenen Wärme an das Kesselwasser weitere, dem Verbrennungsgaszug nachgeschaltete und den Kesselwasserraum durchsetzende Verbrennungsgasrohre notwendig, durch welche die aus dem durch die genannten Längsnuten gebildeten Verbrennungsgaszug austretenden Verbrennungsgase nach - 'eindr " drneuten Umlenkung zu dem andernends befindlichen Gasaustritt des Kessels strömen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Mängel-zu vermeiden und den Wärmeübergang von der Flammräumwand auf den Wasserraum so zu verbessern, daß im Flammraum ein vollständiges Ausbrennen der Flamme mit geringem Luftüberschuß und entsprechend erhöhter Temperatur und verbessertem Wirkungsgrad möglich ist.
  • Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wand des Flammraums in an sich bekannter Weise aus in dessen Längsrichtung verlaufenden, einander berührenden oder fast berührenden Verbreiterungen der inneren Rippenränder besteht und daß die Rippen in lamellenartiger Anordnung mit der inneren Wand des Wasserraums in einer den Wärmefluß nicht beeinträchtigenden Weise verbunden ist, so daß sie bei allen Betriebszuständen eine niedrigere Temperatur aufweisen als die Verbrennungsgase. #-Durch eine solche Ausbildung des Kessels wird zugleich der Vorteil der Vereinfachung durch Weglassen besonderer Verbrennungsgasrohre erzielt, wobei durch die nur einmalige Umlenkung der Verbrennungsgase der weitere Vorteil eines geringen verbrennungsgasseitigen Kesselwiderstandes gegeben ist. Infolge des vollständigen Ausbrennens der Flamme und einer entsprechend hohen Flammentemperatur kann der Luftüberschuß bis auf 10%, entsprechend etwa .14% C02 Gehalt der Abgase, gesenkt werden, was einen Wirkungsgrad von über 90% ergibt. Die lamellenartige Anordnung der Rippen und deren unmittelbare Verbindung mit der inneren Wand des Wasserraums gewährleistet außerdem, daß die Rippen eine verhältnismäßig niedrige Temperatur aufweisen, so daß auf die Verwendung wärmebeständiger Werkstoffe hierfür verzichtet werden kann.
  • Die vergleichsweise geringe Wandstärke der Rippen gestattet beim Inbetriebsetzen des Brenners ein rasches Erreichen der Betriebstemperatur im Flammraum des Kessels, so daß Verluste infolge schlechter Verbrennung durch zu starkes Abkühlen der Flamme an den ungenügend erwärmten Flammraumwänden weitgehend vermieden werden.
  • Innenrippen eines Rohres mit .verbreiterten Innenrändern sind zwar bereits bekannt. Sie dienen bisher jedoch nur zur Verbesserung der Wärmeübertragung, nicht aber als Mantelfläche eines Flammraums zur Erzielung eines genügenden Ausbrandes der Brennstoffteilchen und damit zur Vermeidung einer Unterkühlung der Flamme. Bei einem ein solches Innenrippenrohr aufweisenden bekannten Kessel ist innerhalb des Rohres vielmehr ausdrücklich ein Verdrängerkörper vorgesehen, der den Eintritt der Verbrennungsgase in den rippenfreien Innenraum verhindert. Die Erfindung konnte deshalb durch diesen Stand der Technik nicht nahegelegt sein. .
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Rippen in an sich bekannter Weise aus ungleichschenkligen U-förmigen Blechstreifen, deren äußere und zugleich breitere Schenkel aufeinanderfolgend zusammengeschweißt die innere Wand des Wasserraums und deren innere schmalere Schenkel die Wand des Flammraums bilden. Hierdurch ergibt sich nicht nur ein homogener Materialzusammenhang zwischen den Rippen und der inneren Wand des Wasserraums, sondern auch noch der weitere Vorteil, daß zur Gewährleistung des guten Wärmeüberganges auf jegliche mechanische Bearbeitung der Flammraumwand bzw. der inneren Wasserraumwand verzichtet werden kann.
  • Andere in den Unteransprüchen gekennzeichnete Ausgestaltungen der Erfindung betreffen unterschiedliche konstruktive Einzelheiten des erfindungsgemäßen Kessels.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechenden liegenden Kessel, F i g. 2 den Kessel gemäß F i g. 1 in einem Querschnitt, F i g. 3 einen der F i g. 1 entsprechenden Längsschnitt durch einen stehenden Kessel gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte, dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechende Kessel weist an seinem linken Ende einen Ölbrenner l auf, dessen Flamme 2 im inneren rippenfreien zylindrischen Flamrnraum 3 eines nachstehend noch näher beschriebenen Innenrippenrohres brennt. Die durch Pfeile 4 angedeuteten Verbrennungsgase strömen entgegen der Flammenrichtung durch den ringförmigen Rippenraum 5 des Innenrippenrohres und geben dabei ihre Wärme über die Rippen an die innere Wand 6 des Wasserraums 7 und damit an das Kesselwasser ab.
  • Die durch die Außenwand des Innenrippenrohres gebildete Innenwand 6 des Wasserraums 7 ist in einem gewissen, die Bildung des Wasserraums zulassenden Abstand von einem konzentrischen Rohr 8 größeren Durchmessers umgeben. Dem Kessel wird das Wasser durch den Rücklauf 9 eines im übrigen nicht dargestellten Wasserkreislaufes zugeführt und durch den Vorlauf 10 aus dem Kessel abgeführt.
  • Nach dem Durchtritt durch den Rippenraum 5 des Innenrippenrohres sammeln sich die Heizgase in einem Ringkanal 11 und ziehen durch ein Rauchrohr 12 in den Schornstein ab. An seinem vorderen, gemäß F i g. 1 linken Ende ist der Kessel durch einen einfachen, ebenen Boden 13 geschlossen, der an der Stelle einer mittleren öffnung den Ölbrenner 1 aufnimmt. Am anderen Ende ist der Kessel durch einen Doppelboden geschlossen, dessen innerer Boden 14 an die Innenwand 6 des Wasserraums und dessen äußerer Boden 15 an das äußere Rohr 8 angeschweißt ist. Der Zwischenraum zwischen beiden Böden 14,15 ist mit Wasser ausgefüllt und bildet damit einen Teil des Wasserraums 7. Außen ist der ganze Kessel schließlich durch eine Isolation 16 gegen Wärmeverluste geschützt.
  • Der Aufbau des Innenrippenrohres ist insbesondere aus F i g. 2 ersichtlich. Das Rohr ist aus einer Vielzahl von ungleichschenkligen U-Blech-Profilen zusammengesetzt, deren breitere, außenliegende Schenkel 19 faßdaubenartig verschweißt sind und somit die innere Wand 6 des Wasserraums 6 bzw. die Außenrohrwand des Innenrippenrohres bilden. Die schmaleren Schenkel 17 bilden in der dargestellten Aneinanderreihung einen nahezu dichten Innenrohrteil, der über die die eigentlichen Rippen bildenden Stege 18 der U-Blech-Profile mit den äußeren Schenkeln 18 verbunden ist.
  • Bei dem in F i g. 3 dargestellten, dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechenden stehenden Kessel ist der Ölbrenner 20 am oberen Ende des Innenrippenrohres angeordnet, so daß seine Flamme 21 in den rippenfreien, zylindrischen Hohlraum des Innenrippenrohres nach unten hineinbrennt. Die durch Pfeile 22 angedeuteten Heizgase kehren am unteren Ende des Rippenrohres um und durchströmen den Rippenraum 23 von unten nach oben, sammeln sich dann im Ringkanal 24 und verlassen den Kessel durch das Rauchrohr 25.
  • Beim Kessel in stehender Ausführung ist es nicht nötig, das dem Brenner gegenüberliegende Ende des Kessels wassergefüllt und damit gekühlt auszuführen, weil es bei dieser Ausführung des Kessels an dessen tiefster Stelle liegt und Wärme dorthin im wesentlichen nur durch Strahlung übertragen werden kann. Es genügt deshalb, dieses Ende durch ein Blech 26 zu verschließen, das in einigem Abstand von einer Isolierkappe 27 angeordnet ist, deren dem Blech 26 zugekehrte Oberfläche zur Verhinderung der Strahlungsübertragung mit Aluminiumfolie oder sonst einem geeigneten Material sehr niedriger Strahlungszahl verspiegelt ist. Gegenüber dem Kessel nach den F i g. 1 und 2 weist dieser Kessel im übrigen lediglich noch ein Flammrohrfutter 28 aus Schamotte oder anderem feuerfestem Material auf, das bei bestimmten Brennerkonstruktionen zur Erhöhung der Flammentemperatur erwünscht sein kann, aber nicht notwendigerweise zum Kessel gehört.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Heizkessel für Befeuerung mit strömendem Brennstoff mit einem von einer zylindrischen Wand begrenzten, an seinem einen Ende mit einem Brenner versehenen und an seinem anderen Ende offenen Flammraum und mit einer den Flammraum mit Abstand zur Bildung eines Verbrennungsgaszuges umgebenden und mit der Flammraumwand über Rippen in wärmeleitender Verbindung stehenden inneren Wand eines Wasserraums, wobei die aus dem offenen Ende des Flammraums austretenden Verbrennungsgase nach Umlenkung um 180° in dem Verbrennungsgaszug zum brennerseitigen Ende des Kessels strömen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Flammraums (3) in an sich bekannter Weise aus in dessen Längsrichtung verlaufenden, einander berührenden oder fast berührenden Verbreiterungen (17) der inneren Rippenränder besteht und daß die Rippen (18) in lamellenartiger Anordnung mit der inneren Wand (6, 19) des Wasserraums (7) in einer den Wärmefluß nicht beeinträchtigenden Weise verbunden sind, so daß sie bei allen Betriebszuständen eine niedrigere Temperatur aufweisen als die Verbrennungsgase.
  2. 2. Kessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen in an sich bekannter Weise aus ungleichschenkligen U-förmigen Blechstreifen bestehen, deren äußere und zugleich breitere Schenkel (19) aufeinanderfolgend zusammengeschweißt die innere Wand (6) des Wasserraums (7) und deren innere schmalere Schenkel (17) die Wand des Flammraums (3) bilden.
  3. 3. Kessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei liegender Kesselanordnung das am eintrittsseitigen Ende des Verbrennungsgaszuges (5) befindliche Ende der inneren Wand (6) des Wasserraums (7) in an sich bekannter Weise durch eine außen vom Wasser beaufschlagte Stirnwand (14) abgeschlossen ist.
  4. 4. Kessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei stehender Kesselanordnung mit oben angeordnetem Brenner das am eintrittsseitigen Ende des Verbrennungsgaszuges (5, 23) befindliche Ende der inneren Wand (6) des Wasserraums durch eine einfache, gegen Wärmestrahlung nach außen isolierte Blechplatte (26) abgedeckt ist (F i g. 3).
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