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"Heizeinrichtung zum Erwärmen einer Wärmeträgerflüssigkeitt'
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Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung zum Erwärmen einer Wärmeträgerflüssigkeit,
z.B. Thermoöl, mit einer Feuerung für festen Brennstoff, welche einen Rost und ein
Verbrennungsluftgebläse aufweist, und einem Zwangsumlaufkessel oberhalb der Feuerung
mit einem den Rauchgasen der Feuerung ausgesetzten, die Wärmeträgerflüssigkeit führenden
Rohrschlangensystem in einem Kesselgehäuse sowie einem Rauchgasabzug zum Abführen
der Rauchgase aus dem Kessel.
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Eine derartige bekannte Heizeinrichtung (DD-PS 1 301 832) erlaubt
es, die großen Vorteile der Verwendung einer Wärmee übertragungsflüssigkeit, wie
das Erreichen von Tmperaturen in der Größenordnung von 350 0c in einem drucklosen
System, mit so geringen Ansprüchen an dem Brennstoff zu vereinigen, daß einfache
feste Brennstoffe, insbesondere Holzabfälle, wie sie in Schreinereien, Sägewerken,
Spanplattenindustrien und sonstigen derartigen Unternehmen anfallen, verbrannt werden
können. Auch Kohle oder andere brennbare Abfälle (z.B. aus der LebensmitteLindustrie)
können verteuert werden. Zum Schutz gegen Uberhitzung ist bei den bekannten Heizeinrichtungen
eine Feststoffbrennkammer gesondert vom Zwangsumlaufkessel aufgestellt, so daß die
Rauchgase, gesteuert von einer Sicherungseinrichtung, nicht mehr von der Feuerung
durch den Kessel in den Kamin, sondern unmittelbar von der Feuerung in den Kamin
geleitet werden, falls die elektrische Pumpeinrichtung für die Wärmeträgerflüssigkeit
ausfallen sollte. Bei einer derartigen Heizeinrichtung ist jedoch der bauliche Aufwand
verhältnismäßig groß.
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Um diesen baulichen Aufwand zu verringern, hat die Anmelderin auch
schon Kesselanlagen gebaut, bei welchen eine mit feuerfester Stampfmasse oder Schamott
ausgestattete Verbrennungsanlage ein Fundament bildet, auf welches der eigentliche
Kessel
mit einer entsprechenden Öffnung in seinem Boden aufgesetzt
werden kann. Auch hier bestand die Sicherung gegen tberhitzung darin, daß beim Ausfallen
des Zwangsumlaufs des Thermoöls die in der Feuerung erzeugten heißen Rauchgase durch
einen Notkamin unter Umgehung des Kessels zns Freie geleitet wurden.
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Auch derartige Anlagen sind immer noch aufwendig, da zumindest die
ausgemauerte Brennkammer, deren Abmessungen wesentlich größer sind als der eigentliche
Kessel, an Ort und Stelle aus Einzelteilen aufgebaut und mit feuerfestem Material
ausgekleidet werden muß. Für den Export und den Versand ist eine derartige Ausbildung
wesentlich nachteilig, da der Aufbau der ganzen Anlage an Ort und Stelle durch Fachkräfte
des Herstellers erfolgen muß. Unabhängig hiervon ist auch der bauliche Aufwand für
die Erstellung der einzelnen Teile verhältnismäßig groß.
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Überdies ist bei derartigen Feuerungen, bei welchen die oben erwahnten
festen Brennstoffe verwendet werden sollen, zu beachten, daß der Feuchtigkeitsgehalt
derartiger Brennstoffe relativ hoch ist. Es mußten daher besondere Maßnahmen zur
Absenkung des Feuchtigkeitsgehaltes und damit zur Verbesserung des Verbrennungswirkungsgrades
getroffen werden, gegebenenfalls mit einer Vortrocknung außerhalb der Feuerung gearbeitet
werden.
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Außerdem ist bei den bekannten Heizeinrichtungen der aus massiven
Roststäben gebildete Rost der Feuerung unter der Wirkung des Abbrandes verschleißanfällig,
so daß er von Zeit zu Zeit erneuert werden muß.
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Demgegenüber wird durch die Erfindung eine Heizeinrichtung der eingangs
erwähnten Art derart ausgestaltet, daß sie unter Ausbildung als kompakte und geschlossene
Einheit, die fabrikmäßig hergestellt und versandt werden kann, einen guten Wirkungsgrad
für die Verbrennung mit Brennstoffen, die mit relativ hohem B Beuchtigkeitsgehalt
der Feuerung zugeführt werden, auf einem weitgehend verschleißfreien und damit wartungsfreien
Rost erreichen läßt.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einer Heizeinrichtung der eingangs erwähnten
Art dadurch erreicht, daß die oben offene Feuerung den Bodenteil des Kessels bildet
und oberhalb des Rostes eine feuerfeste Auskleidung an den Rost anschließt, deren
Wärmestrahlung das Feuerbett ausgesetzt ist, daß der konisch verlaufende Rost unten
seitlich von einer vom Gebläse gespeisten Primärluftkammer umgeben ist und daß der
Rost ein Unterschubrost mit einer zentralen Öffnung ist, durch welche der zugeführte
Brennstoff von unten nach obeIplin,durchtritt, und aus einer Spiralrohrschlange
mit spiralig unter Ausbildung von Durchtrittsöffnungen für die
Primärluft
im Abstand voneinander verlaufenden Rohrwindungen gebildet ist, welche die Primärluftkammer
begrenzen und in das Rohrschlangensystem des Kessel einbezogen sind.
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Durch die Erfindung ist die Feuerung mit dem eigentlichen Kessel zu
einer transportablen Einheit vereinigt, bei welcher normalerweise die Feuerung den
Kessel, also den Kesselmantel, mit dem oberen Deckel und dem Rohrschlangensystem
im Inneren des Kessels trägt. Das Rohrschlangensystem besteht vorteilhaft aus zwei
oder mehr Rohrschlangenmantel, so daß die Rauchgase von der Feuerung zunächst nach
oben, dann im Ringspalt zwischen den beiden Mäntel nach unten und schließlich im
Ringspalt zwischen dem äußeren Rohrschlangenmantel und dem Kesselmantel wieder nach
oben zum Rauchgasabzug strömen. Die erfindungsgemäße Heizeinrichtung kann verhältnismäßig
einfach so ausgebildet werden, daß die Feuerung den Kesselmantel und die Rohrschlangenmäntel
trägt.
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Durch die vorgesehene feuerfeste Auskleidung über dem Rost wird das
Feuerbett der Wärmestrahlung der Auskleidung ausgesetzt, die vorzugsweise aus einer
feuerfesten Stampfmasse, z.B. Schamott, besteht, so daß durch die Wärmestrahlung
eine Trocknung des Brennstoffes erreicht wird0 In Verbindung damit und der Zuführung
von Primärluft durch den Rost läßt sich eine bessere Vergasung des Brennstoffes
durch die von unten nach oben durch den Brennstoff strömende PrimRrluft
erreichen,
so daß an der Oberfläche des Brenngutes ein Gemisch zwischen Luft und vergasten
Brennstoff austritt.
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Die bisher erläuterten Merkmale der Erfindung wurden bereits vorgeschlagen
(Patentanmeldung P 2534093.6). Bei der Erfindung kommt jedoch zusätzlich die Ausbildung
des Rostes als Unterschubrost aus spiralig im Abstand voneinander verlaufenden hinzu
Rohrwindungen', welche in das Rohrschlangensystem des Kessels einbezogen sind. Dadurch
werden die Rohrwindungen des Unterschubrostes von der heißen Wärmeträgerflüssigkeit
durchströmt, was zu einer weiteren Verbesserung der Trocknung des Brennstoffes führt.
Außerdem werden die Rohrwindungen von der Primärluft vor deren Durchtritt von unten
nach oben durch den Brennstoff bestrichen, so daß unter der Wirkung der heißen Wärmeträgerflüssigkeit
die Primärluft vorgewärmt wird. Durch die so erwärmte Primärluft wird der Brennstoff
beim Hindurchtreten der Primärluft durch den Brennstoff zusätzlich getrocknet und
außerdem wird durch die warme Primärluft ein besserer Vergasungseffekt für die Verbrennung
erreicht.
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Unterschubroste mit einer zentralen Öffnung, durch welche der mittels
einer Börderschnecke oder dergleichen aus einem Bunker zugeführte Brennstoff von
unten nach obe + in-durchtritt, sind an sich bekannt. Jedoch arbeitet demgegenüber
die erfindungsgemäße Reizeinrichtung mit der Erwärmung einer Wärmeträgerflüssigkeit
in
einem Rohrschlangensystem im Heizkessel und bezieht darüberhinaus den Unterschubrost
in das Rohrschlangensystem ein, um eine weitgehende Vortrocknung des zugeführten
Brennstoffes zu erreichen.
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Der erfindungsgemäße Unterschubrost ist darüberhinaus weitgehend verschleißfrei,
da er durch die hindurchströmende Wärmeträgerflüssigkeit gegen oberhitzung, örtlich
unterschiedliche Temperaturen und daher Wärme spannungen und dergleichen geschützt
ist. Insoweit wird der Rost durch die Wärmeträgerflüssigkeit gekühlt, d.h. h. er
hat im Vergleich mit den bekannten Unterschubrosten aus massiven Roststäben, deren
Temperatur weitgehend der Verbrennungstemperatur entspricht, eine wesentlich geringere
Temperatur bei wesentlich geringeren örtlichen Temperaturunterschieden.
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den Die erfindungsgemäß' Unterschubro st bildende Spiralrohrschlange
kann in Reihe oder parallel in das Rohrschlangensystem des Heizkessels eingeschaltet
sein. Vorzugsweise ist die Spiralrohrschlange des Unterschubrostes wenigstens einem
Teil des durch den Kessel laufenden Rohrschlangensystems nachgeschaltet.
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Dies ist abhängig davon, welche mittlere Temperatur der Unterschubrost
erhalten soll. Am vorteilhaftesten ist es meist, die Spiralrohrschlange dem gesamten
im eigentlichen Kesselgehäuse verlaufenden Rohrschlangensysteme nachzuschalten,
so
daß die Wärmeträgerflüssigkeit zunächst die Rohrschlangen im
Kessel vollständig durchläuft und dabei größtmögliche Temperatur annimmt, bevor
sie durch den Unterschubrost geleitet wird. Hierdurch ist eine möglichst hohe Temperatur
des Unterschubrostes für einen angestrebten, möglichst guten Vortrocknungseffekt
des Brennstoffes vorhanden.
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Wenn hier von einem spiraligen Verlauf der Rohrwindungen der Spiralrohrschlange
gesprochen wird, so ist dies nicht eng in dem Sinne auszulegen, daß der radiale
Abstand der Rohrwindungen vom Mittelpunkt des Rostes für jede bestimmte Teilwindung
um denselben Betrag zu-oder abnimmt und so ein Rost mit insgesamt kreisrundem Umriß
entsteht. Dies wird zwar bevorzugt, weil dadurch eine gleichmäßige Verteilung des
Brenagutes auch bei großen Rostdurchmessern und große Verbrennungsleistungen erzielt
werden. Jedoch können bei der erfindungsgemäßen Lösung auch Oval- oder Rechteckspiralen
für die Rostwindungen, oder andere von der Kreisspirale abweichenden Spiralen für
die Rostwindungen vorgesehen werden, so daß beispielsweise ein Rost mit ovalem oder
rechteckigem AußenumriB entsteht.
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Im einfachsten Fall reicht es aus, eine eingängige Spirale für den
erfindungsgemäßen Unterschubrost vorzusehen. Möglich sind jedoch auch mehrgängig
gewundene Spiralen, die in Parallel-oder Hintereinanderschaltung von der Wärmeträgerflüssigkeit
Hinblick durchströmt werden. Gegehenenfalls läßt sich hierdurch eine im'
auf
den Vertrocknungseffekt oder örtlich unterschiedliche Verteilung der Verbrennungstemperaturen
im Feuerbett gewünschte Temperaturverteilung im Rost erreichen.
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Außerdem müssen die Abstände benachbarter Rohrwindungen des Unterschubrostes
voneinander nicht notwendig konstant sein.
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Vielmehr läßt sich durch örtlich unterschiedliche Abstände, beispielsweise
derart, daß die Abstände zwischen benachbarten Rohrwindungen vom Mittelpunkt des
Rostes zum Außenumfang hin abnehmen, eine gewünschte Führung der Primärluft durch
den Brennstoff oder eine gewünschte Verteilung der Primärluft im Brennstoff erreichen.
Insoweit ist es auch möglich, benachbarte Rohrwindungen über eine Teillänge hin
ohne Durchtrittsspalt zwischen diesen verlaufen zu lassen. Ein von der Mitte des
Unterschubrostes zum Außenumfang hin zwischen den benachbarten Rohrwindungen durchlaufender
Spalt für den Durchtritt der Primärluft wird jedoch bevorzugt.
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In der einfachsten Ausführungsform bilden die Rohrwindungen des Unterschubrostes
eine sich nach oben erweiternde Rostmulde, in welche der Brennstoff an der tiefsten
Stelle eintritt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bilden jedoch die
Rohrwindungen des Unterschubrostes einen vom oberen Rand der zentralen Öffnung aus
nach außeinqbfallenden Rostkegel. Dies hat den Vorteil, daß eine größere Verbrennungsoberfläche
entsteht,
so daß auch langsamer verbrennende Brenn.-stoffe, wie nasse Rinde verbrennt und
während des Verbrennungsvorganges intensiver getrocknet wird. Der nach unten abfallende
Rost (Schrägrost) eignet sich sowohl für relativ trockene als auch relativ feuchte
Brennstoffe, so daß eine mit einem derartigen Rost ausgestattete erfindungsgemäße
Heizeinrichtung flexibler mit stark unterschiedlichen Arten von Brennstoff und mit
Brennstoffen stark unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehaltes gefahren werden kann.
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Der Brennstoff kann dem erfindungsgemäßen Unterschubrost in sonst
für Unterschubroste üblicher Weise mittels einer Förderschnecke oder einer sonstigen
Fördereinrichtung zugeführt werden. Hierbei läßt sich der vom Zuführkanal zur zentralen
Offnung des Unterschubrostes führende Zuführschacht in üblicher Weise aus einem
Blechmantel bilden, der in geeigneter die Weise an die innerste,izentrale Öffnung
des Rostes begrenzende Rohrwindung angeschlossen isto Es wird jedoch vorgezogen,
auch einen solchen Zufuhrschacht aus einer iinschraubenförmig umlaufenden Rohrschlange
auszubilden, welche sich in die Spiralrohrschlange des Rostes fortsetzt und somit
ebenfalls von der heißen Wärmeträgerflüssigkeit durchströmt wird. Hierdurch wird
die Trocknungswirkung auf das Brennmaterial verbessert, weil dieses dann bereits
im letzten Teil des Zuführweges über die Wårmeträgerflüssigkeit erwärmt und auf
diese Weise vorgetrocknet werden kann.
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Bei einer derartigen, diesen Zuführschacht bildenden Rohrschlange
können deren Rohrwindungen abstandslos aneinander anschließen, so daß in dem Bereich
des Zuführschachtes noch keine Durchtrittsöffnungen für die Primärluft vorhanden
sind.
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Vorgezogen wird jedoch, auch die Rohrwindungen der den Zuführschacht
bildenden Rohrschlange unter Ausbildung von Durchtrittsöffnungen für die Primärluft
aus der die Rohrschlange ebenfalls umgebenden Primärluftkammer im Abstand voneinander
verlaufen zu lassen.
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Dieses Merkmal wird insbesondere als vorteilhaft angesehen, wenn nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der von der Rohrschlange gebildete ZuTührschacht
nach ober in konisch weiter wird. Ein derart konischer Zufibirschacht vergrößert
die nutzbare Rostfläche und begünstigt die Ausbreitung des zugeführten Brennstoffes.
Ein derartiger konischer Zuführschacht ist insbesondere für die Ausführungsform
des Unterschubrostes vorteilhaft, bei welcher dieser als vom oberen Rand der zentralen
Öffnung und damit des Zuführschachtes aus nach außein abfallender Rostkegel ausgebildet
ist. Insbesondere bei einer derartigen Ausfiihrungsform des Rostes läßt sich durch
das Zuströmen der warmen Primärluft bereits im Bereich des Zuführschachtes die Vortrocknung
des Brennstoffes begünstigen und die Vergasung zur Erzielung einer Vergasungsverbrennung
verbessern.
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Die erfindungsgemäße Lösung führt zu einem besonderen Vor' teil, wenn
gemäß einer Weiterbildung der Erfindung über dem Unterschubrost im Deckel des Heizkessels
ein von oben nach unten in Richtung auf den von der Spiralrohrschlange gebildeten
Rost zu feuernder Gas- oder Ölbrenner angeordnet ist. Daæ Anordnen eines Gas- oder
Ölbrenners zusätzlich zu einer mit festem Brennstoff arbeitenden Feuerung ist an
sich bekannt. Jedoch besteht bei den bekannten Ausführungen das Problem, daß verschiedene
Teile der Anlage nicht in der Lage Be sind, der hohen Temperatur bei auSschlagung
durch die Flamme des zusätzlichen Brenners standzuhalten. Besonders ein Rost und
das Bodenblech der Feuermulde werden bei einer Befeuerung mittels eines Brenners
von oben erheblich beansprucht, was zur Zerstörung dieser eile innerhalb kurzer
Zeit führt. Zwar könnte man bei der Verwendung eines Rostes aus üblichen massiven
Roststäben während des Betriebs mit dem Brenner das Verbrennungsluftgebläse der
Feststoffeuerung weiterlaufen lassen,um so Kaltluft einzublasen und hier-durch die
Roststäbe zu kühlen, Dies würde jedoch den Verbrennungswirkungsgrad bei Brennerbetrieb
nicht unerheblich reduzieren.
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Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag hingegen, den Unterschubrost
aus einer Rohrschlange auszubilden, die von der Wärmeträgerflüssigkeit durchströmt
wird, wird bei Brennerbetrieb der Rost vor tiberhitzungen und dergleichen ausreichend
geschützt,
so daß es nicht mehr erforderlich ist, Kaltluft einzublasen
oder etwa den Boden der Feuermulde mit feuerfesten Materialien zu schützen. Die
starke Hitzeeinwirkung in der Brennkammer bei Brennerbetrieb ist bei der Ausbildung
des Rostes als von der Wärmeträgerflüssigkeit durchströmte Spiralrohrschlange vom
Rost ferngehalten, so daß das bei den bekannten Rostausbildungen sonst auftretende
Abzundern des Rostes vermieden und somit der erfindungsgemäße Rost auch bei- Brennerbetrieb
praktisch verschleißfrei ist.
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Das unter der Wirkung der zugeführten Primärluft entstehende Vergasungsgemisch
kann in üblicher Weise durch Zuführung von Sekundärluft oberhalb des Feuerbettes
in ein brennbares Gemisch überführt werden. Wie bereits in dem genannten älteren
Vorschlag vorgesehen, ist es auch für die erfindungsgemäße Lösung vorteilhaft, die
feuerfeste Auskleidung von einer vom Gebläse gespeisten Sekundärluftkammer zu umgeben
und diese Sekundärluft durch Zuführkanäle in der Auskleidung in den Feuerraum im
wesentlichen tagential zuzuführen. Durch die tangentiale Zuführung der Sekundärluft
wird oberhalb des Feuerbettes ein Wirbel erzeugt, welcher die Verbrennung begünstigt.
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Weiter ist es auch bei der erfindungsgemäßen Lösung vorteilhaft, die
Innenwand der Auskleidung nach obenhin verjüngt verlaufen zu lassen Dies begünstigt
einerseits die Verwirblung des Brenngasgemisches, andererseits wird durch einen
derartigen
verlauf der Auskleidung ein größerer Teil der von der
Auskleidung gespeicherten Wärme auf das Feuerbett zurückgestrahlt, so daß eine bessere
Trocknung des Festbrennstoffes erreicht wird.
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Im übrigen werden die beim älteren Vorschlag der Anmelderin (Patentanmeldung
P 2 534 093.6) im Hinblick auf die Zusammenfassung des eigentlichen Heizkessels
und der Feuerung zu einer Herstellungs Transport-, Montage- und Betriebseinheit
vorgesehenen Merkmale mit Vorteil auch für die erfindungsgemäße Lösung angewendet.
Insbesondere ist es vorteilhaft, daß die Brennstoffeintragvorrichtung, vorzugsweise
eine Förderschnecke, sowie das Verbrennungsluftgebläse mit einer Sicherheitseinrichtung
versehen wird, die bei Ausfall des Zwangsumlaufs der Flüssigkeit den Antrieb der
Brennstoff eintragsvorrichtung und des Verbrennungsluftgebläses unterbricht. Hierbei
werden also zur Vermeidung einer Uberhitzung der Wärmeträgerflüssigkeit im Rohrschlangensystem
nicht mehr die Rauchgase einer mehr oder weniger stark weiter brennenden Feuerung
ableitet, sondern vielmehr der Brennstoffvorschub in die Feuerung und die Luftzufuhr
zur Feuerung unterbrochen. Dadurch erlischt das Feuer in der Feuerung kurzzeitig.
Ferner wird es auch bei der erfindungdgemäßen Lösung vorgezogen, die Sekundärluftkammer,
deren Stahlkonstruktion durch die Verbrennungsluft gekühlt wird, den Kesselmantel
und die Rohrschlangenanordnung im Kessel tragen zu lassen. Wenn die Sekundärluftkammer
die Auskleidung seitlich also raidal außerhalb umgibt, kann die Auskleidung auf
die innere Oberfläche der Sekundärluftkainmer aufgestampft werden, wodurch die Außenoberfläche
der Auskleidung durch die ständig
einströmende Sekundärluft gekühlt
wird.
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Außerdem ist vorteilhaft zwischen der feuerfesten Auskleidung und
den Rohrschlangen eine Wärmeisolierung vorgesehen, der in der bevorzugten Lösung
von einem nach innen ragenden, von der Sekundärluft durchströmten Teil der Sekundärluftkammer,
vorteilhaft einer hohlen Rippe oder einem hohlen Randwulst an der oberen Innenwand
der runden Sekundärluftkammer gebildet wird, welcher sich zwischen die Auskleidung
und den unteren Teil der Rohrschlangenmäntel radial nach innen schiebt.
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Nachfolgend ist die Erfindung in Form von bevorzugten Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnung näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigt schematisch: Fig. 1 einen vertikalen Axialschnitt
durch eine Heizeinrichtung gemäß Erfindung, wobei die verschiedenen außen angebrachten
Elemente der tbersichtlichkeit halber in der Zeichenebene dargestellt sind, und
Fig. 2 den unteren Teil einer zweiten Ausführungsform in gleicher Darstellung wie
die Ausführungsform in Fig. 1.
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Die in Fig. 1 gezeigte Heizeinrichtung weist einen Zwangsumlaufkessel
25 und eine Feuerung 26 auf. Der Kessel 25
hat einen zylindrischen
Kesselmantel 1, der beispielsweise aus zwei konzentrischen Blechmäntel besteht,
zwischen denen ein wärmefestes Isoliermaterial, z.B. Steinwolle, eingebracht ist.
Oben ist der Kessel 25 durch einen Deckel 2 abgedeckt, der in koaxialer Anordnung
einen seine. Flamme nach unten in den Kessel richtenden Brenner 27 trägt.
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Im Innenraum des Kesselmantels 1 ist die von der Wärmeträgerflüssigkeit
durchströmte Rohrs chlangenanordnung 3 untergebracht, die beispielsweise drucklos
von einem Thermoöl oder von unter Druck stehendem Heißwasser durchströmt wird. Die
Wärmeträgerflüssigkeit tritt durch einen nicht gezeigten Rücklauf unten in den inneren,
dichtgewickelten Rohrschlangenmantel 5 und den äußeren, im unteren Bereich auf Abstand
und oben dichtgewickelten Rohrschlangenmantel 7 ein. Beide Rohrschlangenmäntel werden
zum Beispiel in Parallelstrom oder in Reihe von unten nach oben durchströmt. Oben
tritt das Thermoöl dann durch einen nicht gezeigten Vorlauf aus, der an das zu beheizende
System angeschlossen werden kann.
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Die Zwangsumlaufpumpe für die WT-Flüssigkeit ist hier der Einfachheit
halber nicht dargestellt. Sie schließt normalerweise an den Vorlaufstutzen an.
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Den Unterteil der Heizeinrichtung bildet die Neuerung 26.
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Sie ist aus einer unteren Primärluftkammer 12 gebildet, welche den
Rost 11 und die den Verbrennungsraum 6 umgebende feuerfeste Auskleidung 10 trägt.
An die Primärluftkammer 12 schließt nach oberen die ringförmige Sekundärluftkammer
9 an, welche den Kesselmantel i und die Rohrschlangenmäntel 5 und 7 trägt.
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Die Primärluftkammer 12 hat die Form eines eine zentrale Mittelöffnung
aufweisenden niedrigen zylindrischen Hohlkörpers. Die zentrale Mittelöffnung wird
vom Rost 11 eingenommen. Der Rost ii ist als Unterschubrost ausgebildet.
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im Br weist eine zentrale Öffnung 28 auf, die von einemldargestellten
Fall zylindrischen Zuführstutzen 30 gebildet wird, sowie einen vom oberen Rand des
Zuführschachtes 30 radial nach außen abfallenden Rostkegel 29. Der Rostkegel 29
ist von einer auf Abstand gewickelten Spiralrohrschlange und der Zuführschacht 30
von einer dicht gewickelten schraubenlinienförmigen Rohrschlange gebildet, welche
sich in die Spiralrohrschlange des Rostkegels 29 fortsetzt. Die Rohrschlangen des
Unterschubrostes ii werden von der warmen Wärmeträgerflüssigkeit durchströmt. Die
Zu- und Ablaufleitungen für den Rost ii sind der Einfachheit halber nicht gezeigt.
Die Rohrschlangen des Unterschubrostes ii sind
beispielsweise in
Parallel- oder Reihenschaltung an den zum Verbraucher führenden Vorlauf der Rohrschlangenmäntel
5 und 7 angeschlossen, so daß die durch die Rohrschlangen des Rostes ii strömende
Wärmeträgerflüssigkeit warm ist. Die Wårmeträgerflüssigkeit tritt vorzugsweise unten
am Zuführschacht 30 in diesen ein, durchströmt dessen Rohrschlange von unten nach
oben und tritt dann in der Mitte in die Rohrschlange des Rostkegels 29 ein, in welcher
sie entlang den Spiralwindungen der Spiralrohrschlange nach außen in die Ablaufleitung
strömt.
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Durch die zwischen den Rohrwindungen der Spiralrohrschlange des die
Primärluftkammer 12 nach oben begrenzenden Rostkegels 29 kann von unter er entsprechend
den eingezeichneten Pfeilen Primärluft durch den Rostkegel 29 und den auf dem Rostkegel
29 verteilten Brennstoff 31 strömen.
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Der Brennstoff 3i wird dem Zufuhrschacht 30 unten in an sich bekannter
Weise mittels eines Schneckenförderers 14 zugeführt, der in nicht dargestellter
Weise angetrieben ist und den Brennstoff aus einem nicht gezeigten Bunker über einen
Eingabetrichter erhalten kann. Der Brennstoff wird über den Schneckenförderer 14
zunächst in den Zuführschacht 30 transportiert, hierin nach oben geschoben und gleitet
dann
außen über die abfallenden Seiten des Rostkegels 29 zum Rand
des Feuerbettes hin.
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Mit der Umfangswandung der Primärluftkammer 12 ab schneidend e erhebt
sich über den äußeren Bereich der Kammer 12 die Sekundärluftkammer 9, welche im
wesentlichen die Form eines Hohlzylinderrings mit stehendem Rechteckquerschnitt
hat f von welchem lediglich die innere Oberkante abweicht, dielForm einer im Ausführungsbeispiel
dreieckigen am Umfang geschlossenen Ringrippe nach innen eingezogen ist, um so die
Rohrschlangenmantel vor unerwünscht hoher Erwärmung durch die Strahlung der Auskleidung
10 zu schützen und den Kesselunterteil zu kühlen. Die Sekundärluft stramt aus der
Sekundärluftkammer 9 über Bohrungen in die hohle Ringrippe 32 ein und strömt dann
durch die Zuführkanäle 21 etwa tangential in den Brennraum 6. Die Auskleidung 10
besteht aus einem feuerfesten Stampfmaterial, mit welchem die Innenwand der Sekundärluftkammer
9 ausgekleidet ist.
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Um die im Betrieb des Kessels von der erwärmten Auskleidung 10 ausgehende
Wärmestrahlung nicht auf die Rohrschlangen, sondern auf das Feuerbett auf dem Rost
zu richten, ist die Auskleidung 10 mit ihrem oberen Bereich nach innen eingezogen,
wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist. Dadurch ist gewährleistet, daß von
der
besonders heißen Innenoberfläche der Auskleidung 10 nur wenig Strahlung nach oben
auf die Rohrschlangenmäntel trifft, wodurch eine Überhitzung der Wärmeträgerflüssigkeit
in diesen durch diese Strahlung beim Ausfallen des Zwangsumlaufs der Flüssigkeit
verhindert ist. Außerdem wird durch den nach innen eingezogenen oberen Bereich der
Auskleidung 10 der im Brennraum 6 durch die tangentiale Zuführung der Sekundärluft
erzeugte Brenngemischwirbel gehalten. Vorzugsweise werden beide Rohrschlangenmäntel
von unten vollständig durch die Sekundärluftkammer 9, 32 abgedeckt. Die Auskleidung
iO endet mit ihrem oberen eingezogenen Rand innerhalb des inneren Rohrschlangenmantels
5. Der Oberrand der Auskleidung 10 ist an seiner Oberseite und seiner radial äußeren,
dem unteren Teil des Rohrschlangenmantels 5 benachbarten Seite vorzugsweise wärmeisoliert,
so daß an diesen Flächen keine Strahlung zum Rohrschlangenmantel 5 hin austreten
kann.
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Ein elektrisch angetriebenes Verbrennungsluftgebläse 16 beaufschlagt
über die Sekundärluftleitung 17 die Sekundärluftkammer 9 mit Verbrennungsluft und
über die Primärluftleitung 18 die Primärluftkammer 12 mit Primärluft.
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An den Rauchgasauslaß 33 am oberen Rand des Mantels 1 kannman ein
nicht gezeigtes Saugzuggebläse anschließen, welches das Rauchgas in einen ebenfalls
nicht gezeigten Ramin zuführt.
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Im Deckel 2 kann ein ebenfalls nicht gezeigter Einblasstutzen für
Feuerlöschgas, wie vorzugsweise C02-Dampf in die Brennkammer eingeblasen werden,
um beim Ausfallen des Zwangsumlaufs im Kessel automatisch das Feuer im Brennraum
6 zu löschen. Die Sekundärluftkammer 9 wird von einer Zündvorrichtung 34 zum Zünden
des Brennstoffes auf dem Rost 11 durchsetzt. Zum Zünden kann jedoch auch der Brenner
27 verwendet werden.
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Im Betrieb wird fortlaufend Brennstoff mittels der Schnecke 14 zugeführt,
während das Gebläse 16 die Verbrennungsluft in die Luftkammern 9 und 12 einspeist.
Unter dem Einfluß der warmen Wärmeträgerflüssigkeit im Zuführschacht 30 wird der
Brennstoff vorgetrocknet. Da der Zufuhrschacht 30 außen von der Primärluft in der
Primärluftkammer 12 umströmt wird, wird diese ebenfalls erwärmt. Eine weitere Erwärmung
der Primärluft findet bei deren Durchtritt durch die Spalte zwischen den Rohrwindungen
des Rostkegels 29 statt, so daß sie ihrerseits das auf dem Rostkegel 29 liegende
Brennmaterial beim Durchtritt durch dieses weiter trocknet und zum Teil vergast.
An der Oberfläche des Brennstoffes tritt dann ein Gemisch zwischen Luft und vergastem
Brennstoff aus, welches unter Zuführung der Sekundärluft zu einem brennbaren Gasgemisch
führt.
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Die heißen Rauchgase steigen durch den Brennraum 6 und den Raum innerhalb
des inneren Rohrschlangenmantels 5 nach oben. Im Innenraum des Rohrschlangenmantels
5 können mit nach oben gerissene Brennstoffteilchen fertig auswird brennen. Während-dessenldas
Thermoöl durch eine nicht gezeigte Pumpe fortlaufend durch die Rohrschlangen ge
pumpt. Die heißen Rauchgase strömen dann durch den Ringraum zwischen innerem und
äußerem Rohrschlangenmantel, wie durch die Pfeile angedeutet, nach unten, wo sie
durch Ringspalte e im äußeren Rohrschlangenmantel in den Ringraum zwischen dem Kesselmantel
i und dem äußeren Rohrschlangenmantel 7, den letzteren noch weiter aufheizend, nach
oben strömen. Oben treten sie dann in den Rauchgasauslaß 33 ein, von wo sie mit
Hilfe des nicht gezeigten Rauch-gasgebläses einen Kamin zugeführt werden können.
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Fällt der Zwangsumlauf des Thermoöls aus, so werden sofort durch eine
Sicherheitseinrichtung die Förderschnecke 14 und das Gebläse 76 stillgesetzt. Das
Auslösen der Sicherheitsder einrichtung kann von der Gemperaturlden Kessel verlassenden
Rauchgase e und der Flüssigkeitstemperatur im Kesselvorlauf abgeleitet werden, ähnlich
wie dies normalerweise für das Ausschalten eines Öl- oder Gasbrenners vorgesehen
ist. Da nun dem Brennstoff auf dem Rost ii kein Sauerstoff mehr zugeführt wird,
hört dieser fast schlagartig auf, Energie zu
liefern, so daß eine
Überhitzung des Thermoöls im Kessel verhindert wird.
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Der Zuführschacht 70 des Unterschubrostes 11 kann auch nach obezjhin
konisch erweitert ausgebildet werden, so daß eine zusätzliche Rostmulde entsteht.
Auch können die Rohrwindungen des Zuführschachtes 30 ebenfalls auf Abstand gewickelt
sein, so daß auch bereits im Bereich des Zuführschachtes 30 Primärluft in den Brennstoff
eintreten, diesen vortrocknen und gegebenenfalls bereits vergasen kann Falls die
Heizeinrichtung nur mit dem Brenner 27 im Deckel 2 des Kesselmantels 1 betrieben
werden soll ist das Verbrennungsluftgebläse 16 abgeschaltet. Die von oben nach unten
auf dem Rost 11 auftreff ende Flamme des Brenners kann jedoch nicht zur Zerstörung
des Rostes 11 führen, da dieser weiterhin vom Thermoöl durchströmt wird und so für
den Brennerbetrieb relativ gekühlt wird. Man kann auch durch entsprechende Ventile
die Rohrschlangen des Rostes 11 für den Brennerbetrieb an einer Stelle im Kreislauf
des Thermoöls einschalten, bevor dieses in die Rohrschlangenmäntel 5 und 7 im Kessel
eintritt.
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Die Heizeinrichtung aus Fig. 2, in welcher nur der untere Teil der
Heizeinrichtung gezeigt ist, entspricht im Aufbau der Heizeinrichtung aus Fig. 1,
so daß eine erneute Beschreibung
entbehrlich ist. Die gezeigten
Teile sind durch die eingetragenen Bezugszeichen bestimmbar, welche den Betugszeichen
entsprechen, die für entsprechende Teile in Fig. 1 verwendet sind.
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Abweichend ist jedoch in Fig. 2 der Unterschubrost 11 als kegelförmige
Rostmulde ausgebildet, welche aus einer mit Abstand zwischen den Rohrwindungen gewickelten
Spiralrohrschlange entstanden ist. Während sich die Ausführungsform nach Fig. 1
sowohl für trockenes als auch für relativ feuchtes Brennmaterial eignet, weil dort
eine weitgehende Austrocknung des Brennstoffs im Bereich des Zuführschachtes 30
und des Rostkegels 29 erfolgt, ist die Ausführungsform nach Fig. 2 für relativ feuchten
Brennstoff nicht geeignet. Beim nach Rost nach Fig. 1 wird der Brennstoff oben auf
dem'lunten abfallenden Rostkegel ausgebreitet, während er in der Ausführungsform
nach-Fig. 2 in der trichterförmigen Rostmulde gehalten wird. Dadurch ist der Trocknungseffekt
durch die durch die Spalte zwischen den Rohrwindungen des Rostes hindurchtretenden
und sich dabei unter Einwirkung des warmen Thermoöls in der Rohrschlange erwärmenden
Primärluft etwas schlechter, .als beim Unterschubrost nach Fig. 1. Dennoch findet
aber im Rost11 nach Fig. 2 auch noch eine wesentliche Austrocknung des Brennstoffes
in der Rostmulde statt.
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Die Austrocknung des Brennstoffes wird in den Ausführungsformen
nach
Fig. 1 und 2 noch durch die auf das Feuerbett zurückgestrahlte Strahlung der feuerfesten
Auskleidung 10 beträchtlich begünstigt.
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Für den Feststoffbetrieb ist die Heizeinrichtung nach der Erfindung
in erster Linie für Brennstoffe wie Holz oder Sägespäne oder sonstige Abfälle geeignet.
Für bestimmte Kohlensorten, insbesondere solche mit hohem Anteil an leicht flüchtigen
Bestandteilen und geringem Aschenanteil ist'die Erfindung ebenfalls verwendbar.
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In der obigen Beschreibung sind nur die wesentlichsten Teile der erfindungsgemäßen
Heizeinrichtung erläutert. Sonst übliche Einrichtungen sind jedoch ebenfalls vorhanden,
beispielsweise Einrichtungen zum Entfernen von Asche.
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-Patentansprüche-
L e e r s e i t e