DE1802286B2 - Roehren-waermetauscher fuer die kuehlung von rauchgasen aus feuerungsanlagen - Google Patents
Roehren-waermetauscher fuer die kuehlung von rauchgasen aus feuerungsanlagenInfo
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Description
1 80228Ό
kannten Gattung eine mit niedrigen Einrichtungsund Betriebskosten besonders betriebssicher kuszubildende
Bauweise mit einer wirksamen Regelung der Rauchgasaustrittstemperatur zu finden.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von der eingangs bezeichneter, bekannten Art von Wärmelauschern,
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für die in den Röhren geführten Rauchgase der Eintrittsstutzen
unten und der Austrittsstutzen oben, und für die Kühlluft zwei Eintrittsstutzen auf einer Seite und
zwei Austrittsstutzen auf der gegenüberliegenden Seite am Gehäuse angeordnet sind, daß in diesem
durch eine annähernd auf halber Höhe der sich vertikal erstreckenden Röhren, die an ihrem unteren
Ende in einen unteren Rohrboden eingeschweißt und an ihrem oberen Ende mit Spiel durch einen
oberen Rohrboden geführt sind, senkrecht zu den Rohrachsen verlaufende Zwischenwand die Kühlluftwege
in Parallelschaltung für einen unteren Grundluftstrom und einen oberen Regelluftstrom gebildet
sind und daß jedem dieser beiden Kühlluftwege je ein Ventilator zugeordnet ist und eine Vorrichtung
zur selbsttätigen Regelung des Luftdurchsatzes in Abhängigkeit eines Sollwertes für die Austrittstemperatur
der gekühlten Rauchgase lediglich in dem oberen Eintrittsstutzen für die Kühlluft vorgesehen ist,
wobei die Röhren in Richtung der beiden Kühlluftwege
fluchtend angeordnet sind.
Diese Führung der Rauchgase in den Röhren und deren fluchtende Anordnung ergibt auf Grund der
einfachen rauchgas- und luftseitigen Reinigungsmöglichkeit niedrige Betriebskosten. Auch die Führung
der Rauchgase von unten nach oben trägt hierzu bei und senkt darüber hinaus auch die Einrichtungskosten, weil dann der Wärmetauscher ohne Rauchgasumlenkung
direkt auf die Feuerung gesetzt werden kann, was einerseits die Baukosten verringert,
andererseits durch kleinen Rauchgasdruckverlust auch den Aufwand für den erforderlichen Rauchgaszug
niedrig hält. Die an einem Ende der Röhren feste und am anderen Ende bewegliche Halterung
der Röhren wird den auftretenden Wärmedehnungen gerecht und trägt so wesentlich zur betriebssicheren
Ausbildung des Wärmetauschers bei. Die vorgeschlagene Führung der Kühlluft vermeidet Umlenkungen
im Kühlluftstrom und senkt so die Kosten für den Venti^torantrieb. Das Aufteilen der Kühlluftförderung
auf zwei ungefähr gleich starke Ventilaioren erhöht zwar einerseits die Einrichtungskosten,
senkt jedoch andererseits durch die Möglichkeit, den Giundtuftstrom stets ungedrosselt zu lassen, erheblich
die Betriebskosten. Durch die Regelung des Kiihlluftstromcs allein in der rauchgasaustrittsseitigen
Hälfte des Wärmetauschers kann die Rauchgasaustrittstemperatur
auch erheblich sicherer in Bezug auf die zu vermeidende Tautemperatur und die damit
verbundene Gefahr von Korrosionen beherrscht werden.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung sollen an Hand von Ausführungsbeispielen der
letzteren erläutert werden.
Tn der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Röhren-Wärn,";tauschers nach der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigt
Fig. 1a den Röhren-Wärmetauscher, in einem Längsschnitt,
F i g. 1 b den Röhren-Wärmetauscher der F i g. 1 a, in einer Stirnansicht, nach dem Pfeil B der Fig. L
Fig. Ic den Röhren-Wärmetauscher der Fig, Is,
in einem Horizontalschnitt nach der Linie C-C der Fig. 1,
Fig. 2 die Anordnung des Röhren-Winrietau-
Fig. 2 die Anordnung des Röhren-Winrietau-
schers auf einem Müllverbrennungsofen, in einem Längsschnitt durch den letzteren,
Fig. 3a eine andere Ausführung der Röhren im
Längsschnitt durch eine Röhre, und
Fig. 3b die Röhre der Fig. 3a, in einem Querschnitt.
Fig. 3b die Röhre der Fig. 3a, in einem Querschnitt.
In F i g. 1 sind der Röhren-Wärmetauscher allgemein mit WA, sein aus Stahlblech bestehendes Gehäuse
mit 1, der untere Rohrboden mit 2' und der obere Rohrboden mit 2 bezeichnet. In Reihen fluchtend
angeordnete Röhren 3, die ebenfalls aus Stahl bestehen und sich vertikal erstrecken, sind mit ihren
unteren Enden im unteren Rohrboden 2' eingeschweißt, während ihre oberen Enden mit geringem
Spiel sowohl durch df" oberen Rohrboden 2 als
auch durch eine horizontale Zwischenwand 7 hindurchgeführt
sind, so daß die Röhren 3 sich unter Vermeidung schädlicher Einwirkungen infolge einer
ungleichmäßigen Wärmedilatation der Röhren frei nach oben hin ausdehnen können. Die Zwischenwand
7 ist etwa auf halber Höhe der Röhren 3 senkrecht zu deren Achsen A angeordnet. Mit 4 ist der
Austrittsstutzen für die Rauchgase, mit 6 der untere und mit 6' der obere Eintrit'sstutzen für die beiden
Teilströme der Kühlluft und mit 5 bzw. 5' sind die beiden entsprechenden Austrittsstutzen für die beiden
Kühlluft-Teilströme bezeichnet.
Die heißen Rauchgase, deren Temperatur auf etwa 800c C begrenzt ist, wie später mehr im einzelnen
erläutert werden soll, treten von unten in die Röhren 3 des Wärmetauschers WA ein, wie dies in
Fig. 1 mit Pfeilen 10 angedeutet ist, durchströmen dann die Röhren 3 von unten nach oben, wobei sie
derart abgekühlt werden, daß ihre Temperatur in der Höhe der Zwischenwand 7 etwa 500° C und an dem
durch Pfeile 11 angedeuteten Austritt aus dem Wärmetauscher WA nur noch etwa 350° C beträgt.
Ein Ventilator 13 saugt den unteren Kühlluftstrom
an, wie dies in Fig. 1 mit Pfeilen 12 angedeutet ist.
und fördert diesen Teilluftstrom, der im folgenden als Grundluftstrom bezeichnet werden soll, über den
unteren Eintrittsstutzen 6 auf einem geradlinigen Wege quer zu den Röhren 3 in und durch das Gehäuse
1 des Wärmetauschers WA, wo diese Luft auf etwa 150" C erwärmt wird und dann i'ber den unteren
Austrihsstutzen 5 aus dem Wärmetauscher WA austritt, wie dies in Fig. 1 mit Pfeilen 14 angedeutet
ist.
Ein zweiter Ventilator 17 saugt den oberen Kiihlluftstrom
an. wie dies in Fig. 1 mit Pfeilen 15 angedeutet
ist, und zwar über eine Durchsatzregelvorrichtuiig, d. h. einen Mengenregler 16. der in Fig. 1
als Jalousienregler ausgebildet ist. Dieser obere Teilluftstrom, der im folgenden als Regelluftstrom bezeichnet
werden soll, wird vom Ventilator 17 über den oberen Eintrittsstutzen 6 ebenfalls auf einem geradlinigen
Wege quer zu den Röhren 3 in und durch das Gehäuse Ϊ gefördert, wobei diese Luft auf etwa
150° C erwärmt wird und dann über den oberen Austrittsstutzen S' aus dem Wärmetauscher WA austritt,
wie dies in Fig. 1 mit Pfeilen 14' angedeutet ist.
Durch die senkrecht zu den Rohrachsen A verlaufende Zwischenwand 7 werden also zwei einander
parallelgeschaltete Kühlluftwege 12-14 und 15-14' für einen unteren Grundluftstrom und einen oberen
Regelluftstrom gebildet.
Die beiden aus dem Wärmetauscher austretenden Kühlluftströme 14 und 14' können in einem in
F i g. 1 nicht dargestellten gemeinsamen Abzugsrohr vereinigt und entweder in die Atmosphäre abgeleitet
oder aber, bei besonders minderwertigem und/oder feuchtem Müll, als vorgewärmter Unterwind unter
den Rost der Müllfeuerung geleitet werden.
Die Öffnung und Schließung des Mengenreglers 16 und damit die Luftmenge des oberen Regelluftstromes
15-14' wird in Abhängigkeit eines Sollwertes für die Austrittstemperatur der gekühlten Rauchgase
bei 11 gesteuert, um diese Temperatur auf einem Sollwert von etwa 35O°C zu halten.
F i g. 2 zeigt die Anordnung des hier mit 107 bezeichneten Röhren-Wärmetauschers auf einem Müllverbrennungsofen.
Mit 100 ist das Mauerwerk des Müllverbrennungsofens bezeichnet, mit 101 der Ein- ao
füllschacht für den zu verbrennenden MUH, mit 102 der Verbrennungsrost, mit 103 der ungekühlte
Feuerraum des Ofens, mit 104 das Rückführungsgewölbe der Feuerung und mit 105 die Eintrittsöffnung
für kalte Sekundärluft 109, mittels welcher die Tem- %s
peratur der Rauchgase an einer Stelle 108 bei ihrem Eintritt in den Wärmetauscher 107 auf maximal
800: C begrenzt wird. Hierbei kann die Beimischung
der Sekundärluft 109 in Abhängigkeit eines Sollwertes für die Rauchgastemperatur an einer Rauchgasaustrittsöffnung
106 des Ofens selbsttätig gesteuert werden. Am Abwurfende des Verbrennungsrostes
102 schließt sich ein Fallschacht 115 an, über welchen
die unbrennbaren Reste, d. h. Schlacken und Asche, aus dem Ofen austreten.
Die Rauchgase treten über die Rauchgasaustrittsöffnung
106 des Ofens in den Röhren-Wärmetauscher 107 ein und oben aus diesem, auf etwa 350° C
abgekühlt, wieder aus, wie dies in F i g. 2 durch Pfeile 110 angedeutet ist. In Fig. 2 sind der untere
Grundluftstrom mit 111-112 und der obere Regelluftstrom mit 113-114 bezeichnet Diese beiden einander
parallelen Kühlluftströme treten bei 111 bzw.
113 mit einer Temperatur von etwa 20? C in den
Röhren-Wärmetauscher 107 ein und bei 112 bzw.
114 mit einer Temperatur von etwa 150° C aus ihm
aus, wonach sie entweder in die freie Atmosphäre ausgestoßen oder als vorgewärmter Unterwind unter
den Verbrennungsrost 102 der Müllfeuerung geleitet werden.
F i g. 3 zeigt eine andere Ausführung der Röhren des Wärmetauschers. Die aus Stahl bestehenden
Röhren, von denen in Fi g. 3 a eine in einem Längsschnitt
und dieselbe in Fig. 4b in einem Querschnitt dargestellt und mit 200 bezeichnet ist, sind mit breiten,
aus Stahlblech bestehenden, rechteckigen Ripper 201 versehen. Die Rippen 201 sind in einander gleichen
Abständen, zu der mit A bezeichneten Achs< der Röhre 200 sich senkrecht erstreckend, außen ar
den Röhren 200 angeschweißt, wodurch die al: Kühlfläche für die Rauchgase dienende Wärmeübertragungsfläche
der Röhren 200 wesentlich vergrößert wird, so daß der Röhren-Wärmetauscher besonders
kompakt gebaut werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei genügend breiten Ripper
20 und der Rippenbreite entsprechendem Achsabstand der Achsen A der Röhren 200 praktisch voneinander
abgegrenzte, waagerecht verlaufende parallele Durchströmkanäle für die Kühlluft geschaffer
und dadurch die beiden Teilströme der Kühlluft gui in Querrichtung zu den Röhren 200 geführt werder
und daß auf die Zwischenwand 7 (vgl. Fig. la) sogar verzichtet werden kann, weil zugleich durch eine
Reihe von auf gleicher Höhe liegenden, aufeinanderfolgenden Rippen 201 in derjenigen horizontaler
Ebene, in welcher die beiden Eintrittsstutzen 6 und 6 für die Kühlluft aneinandergrenzen, selber die Zwischenwand
zwischen den beiden Kühlluftwegen gebildet ist.
Der zuvor beschriebene Röhren-Wärmetauschei zeichnet sich aus durch eine kompakte, billige Bauweise,
hohe spezifische Wärmeübertragung, beding! durch den Durchfluß der Kühlluft quer zum Röhrensystem,
durch die damit verbundene hohe Oberflächenleistung des Röhrensystems, durch den geringen
Druckverlust des Rauchgasstromes dank der verhältnismäßig geringen Länge der Rauchrohre sowk
durch den ebenfalls geringen Druckverlust des Kühlluftstromes selbst bei hohen Durchflußgeschwindigkeiten
infolge des kurzen Strömungsweges, des Fortfalls von Umlenkungen und Querschnittsveränderungen
sowie der fluchtenden Anordnung der Röhren. Durch die Aufteilung des Kühlluftstromes in zwei
parallele Teilströme, von denen der eine als Grundluftstrom ohne Regulierung verwendet, d. h. nur dei
andere Teilstrom als Regelluftstrom mengenmäßig gesteuert wird, kann eine feinfühlige Regelung und
Einhaltung der Austrittstemperatur der Rauchgase erzielt werden.
Statt den Luftmengenregler, wi" in F i g. 1 gezeigt und zuvor beschrieben, als Jalousienregler 16 auszubilden,
könnte er auch als Regelklappe oder Drallregler ausgebildet sein.
Es kann auch eine Regelvorrichtung für die Drehzahl des dem oberen KübJluftweg 15-14' bz\v.
113-114 zugeordneten Ventilators 17. zur Mengenregelung des Luftdurchsatzes nur auf diesem Kuhlluftweg,
vorgesehen sein.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Röhren-Wärmetauscher für die Kühlung der in vertikaler Richtung geführten Rauchgase Hevon
Rauchgasen aus Feuerungsanlagen, bei dem genden geradlinigen Kühlluftwegen geführt i^-t, alle
Kühlluft mittels eines Ventilators auf zwei par- s Röhren des Wärmetauschers an ihren Enden durch
allel zueinander und etagenartig getrennt über- einen sie gegenseitig voneinander distanzierenden
einander angeordneten, quer zum Strom der in Kopfteil verbunden sind, sowie Ein- und Austrittsvertikaler Richtung gerührten Rauchgase liegen- stutzen für die Kühlluft seitlich am Gehäuse des
den geradlinigen Kühlluftwegen geführt ist, alle Wärmetauschers angeordnet sind.
Röhren des Wärmetauschers an ihren Enden io Bei einem bekannten Wärmetauscher dieser Gatdurch
einen sie gegenseitig voneinander distan- tung läßt sich insbesondere in Müllverbrennungszierenden
Kopfteil verbunden sind, sowie Ein- anlagen die Kühlwirkung nur schwierig an die wech-
und Austrittsstutzen für die Kühlluft seitlich am selnden Leistungs- und Temperaturverhältnisie anGehäuse
des Wärmetauschers angeordnet sind, passen, weil mit den üblichen Regelorganen, wie
dadurch gekennzeichnet, daß für die 15 z.B. Drosselklappen oder -jalosien, der an sich erin
den Röhren (3 bzw. 200) geführten Rauch- hebliche Kühlluftstrom und somit dessen Kühlwirgase
der Eintrittsstutzen unten und der Austritts- kung bekanntlich nur in beschränktem Ausmaß gestutzen
(4) oben, und für die Kühlluft zwei Ein- regelt werden kann, so daß sich im Betrieb schwantrittsstutzen
(6, 6') auf einer Seite und zwei Aus- kende Austrittstemperaturen der Rauchgase ergeben,
trittsstutzen (5, 5') auf der gegenüberhegenden 20 was zu Taupunktsunterschreitungen und damit zu
Seite am Gehäuse (1) angeordnet sind, daß in Korrosionen führen kann. Ferner sind bei diesem
diesem durch eine annähernd auf halber Höhe bekannten Röhren-Wärmetauscher die Energieder
sich vertikal erstreckenden Röhren, die an kosten für den Ventilatorantrieb wegen der Umihrem
unteren Ende in einen unteren Rohrboden lenkungen im Kühlluftstrom, wie auch wegen des
(2') eingeschweißt und an iUrem oberen Ende mit 25 langen Weges des letzteren relativ hoch, und wegen
Spiel durch einen oberen Rohrboden (2) geführt der Führung der Rauchgase von üben nach unten
sind, senkrecht zu den Rohrachsen (A) verlau- sind infolge des dadurch bedingten Zugverlustes die
fende Zwischenwand (7 bzw. 201) die Kühlluft- Kosten für den Antrieb des Saugzugventilators für
wege (12-?4 und 15-14' bzw. 111-112 und die Rauchgase ebenfalls entsprechend hoch, wobei
113-114) in Parallelschaltung für einen unteren 30 die Einrichtungskosten und Betriebskosten für den
GrundluftGtrom und einen oberen Regelluftstrom Rauchgassaugzug auch schon deshalb höher ausgebildet
sind und dak jedem dieser beiden Kühl- fallen, weil der Wärmetauscher wegen der in ihm
Iuftwege je ein Ventilator ^13, 17) zugeordnet von oben nach unten geführten Rauchgase nicht
ist und eine Vorrichtung (16) zur selbsttätigen direkt auf die Feuerung aufgesetzt werden kann
Regelung des Luftdurchsatzes in Abhängigkeil 35 (österreichische Patentschrift 148 381).
eines Sollwertes für Austrittstemperatur der ge- Bei einem anderen bekannten, in eine Dampfkeskühlten Rauchgase (11) lediglich in dem oberen selfeuerung eingebauten RöfcA.n-Wärmetauscher ist Eintrittsstutzen (6') für die Kühlluft vorgesehen für die in den Röhren einer vertikalen Rohrgruppe ist. wobei die Röhren (3 bzw. 200) in Richtung geführten Rauchgase der Eintrittsstutzen unten und der beiden Kühlluftwege (12-14 und 15-14' bzw. 40 der Austrittsstutzen oben angeordnet, wobei die Röh- 111-112 und 113-114) fluchtend angeordnet ren durchgehend mehrere waagerechte Kühlluftzüge sind. durchqueren, welche durch senkrecht zu den Rohr-
eines Sollwertes für Austrittstemperatur der ge- Bei einem anderen bekannten, in eine Dampfkeskühlten Rauchgase (11) lediglich in dem oberen selfeuerung eingebauten RöfcA.n-Wärmetauscher ist Eintrittsstutzen (6') für die Kühlluft vorgesehen für die in den Röhren einer vertikalen Rohrgruppe ist. wobei die Röhren (3 bzw. 200) in Richtung geführten Rauchgase der Eintrittsstutzen unten und der beiden Kühlluftwege (12-14 und 15-14' bzw. 40 der Austrittsstutzen oben angeordnet, wobei die Röh- 111-112 und 113-114) fluchtend angeordnet ren durchgehend mehrere waagerechte Kühlluftzüge sind. durchqueren, welche durch senkrecht zu den Rohr-
2. Röhren-Wärmetauscher nach Anspruch 1, achsen verlaufende Zwischenwände gebildet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß durch breite, sich und an ihren unteren und oberen Enden durch Rohrsenkrecht
zur Rohrachse (A) erstreckende, in 45 boden gehalten und voneinander distanziert sind;
Abständen voneinander an den Röhren (200) aber auch bei diesem Wärmetauscher sind zahlreiche
angeschweißte rechteckige Rippen (201) und, Umlenkungen im Kühlluftstrom vorhanden, so daß,
einen der Rippenbreite entsprechenden Rohr- weil zudem der zickzackförmig geführte Kühlluftabstand
praktisch voneinander abgegrenzte, hori- weg sehr lang ist, auch dort die Kosten für den Luftzontal
verlaufende parallele Durchströmkanäle 50 gebläseantrieb recht hoch sind (USA.-Patentfür
die Kühlluft geschaffen sind und zugleich schrift 2 744 733).
durch eine Reihe von auf gleicher Höhe angeord- Ferner ist auch schon ein Wärmetauscher für die
neten Rippen (201) die Zwischenwand zwischen Kühlung wärmeerzeugender elektrischer Apparate
den beiden Kühlluftwegen (12-14 und 15-14' bekannt, bei welchem mehrere parallelgeschaltete,
bzw. 111-112 und 113-114) gebildet ist. 55 einen Kühlluftstrom waagerecht fördernde Venlila-
3. Röhren-Wärmetauscher nach Anspruch 1 toren vorgesehen sind (französische Patentschrift
oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regel- 1 394 501).
vorrichtung für die Drehzahl des dem oberen Weiterhin ist bereits ein Wärmetauscher bekannt,
Kühlluftweg (15-14' bzw, 113-114) zugeordneten der zwei waagerechte Kühlluftzüge besitzt, die nicht
Ventilators (17), zur Mengenregelung des Luft- 60 durch Umlerikkatnmem hintereinander geschaltet
durchsatzes nur auf diesem Kühlluftweg, vorge- sind und welche von wärmeabgebenden Röhren in
sehen ist. der Weise durchquert sind, daß jeweils eine Rohrlänge
beide Züge durchläuft und in der Mitte eine
——— Zwischenwand durchstößt, welche die beiden Züge
65 der wärmeaufnshmenden Luft voneinander scheidet
Die Erfindung betrifft eimm Röhren-Wärme- (schweizerische Patentschrift 369 778).
tauscher für die Kühlung von Rauchgasen aus Feue- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gegen-
rungsanlagen, bei dem Kühlluft mittels eines Venti- über Wärmetauschern der eingangs bezeichneten be-
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH834868 | 1968-06-06 | ||
CH834868A CH468609A (de) | 1968-06-06 | 1968-06-06 | Röhren-Wärmeaustauscher für die mittelbare Kühlung von Rauchgasen, insbesondere von Müllverbrennungsöfen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1802286A1 DE1802286A1 (de) | 1969-12-11 |
DE1802286B2 true DE1802286B2 (de) | 1972-05-10 |
DE1802286C3 DE1802286C3 (de) | 1977-07-14 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
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AT282795B (de) | 1970-07-10 |
US3533466A (en) | 1970-10-13 |
FR1596627A (de) | 1970-06-22 |
LU57065A1 (de) | 1969-01-27 |
DE1802286A1 (de) | 1969-12-11 |
FI51013B (de) | 1976-05-31 |
GB1221560A (en) | 1971-02-03 |
NO122255B (de) | 1971-06-07 |
FI51013C (fi) | 1976-09-10 |
CH468609A (de) | 1969-02-15 |
BE722272A (de) | 1969-03-14 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |