DE2934721A1 - Wechselbrandkessel. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen Wechselbrandkessel für feste,
• flüssige und gasförmige Brennstoffe zur Erhitzung eines Wärmetragers, bestehend aus einem mit einem Bodenrost versehenen Brennstoffbehälter mit bodenseitigem Abbrand und seitlicher Brenngasabführung, einem sich an den Brenngasabführbereich anschließenden Feuerraum mit Sekundärluftzuführung und wenigstens einem in den Strömungsweg der zum Abgasrohr geleiteten Heißgase geschalteten Wärmetauscher.
• Bekannte Wechselbrandkessel dieser Art, bei denen als Wärmetrager in der Regel Wasser verwendet wird, können mit festen Brennstoffen nur bedingt wirtschaftlich betrieben werden und belasten außerdem aufgrund unzureichender Verbrennung die Umwelt in erheblichem Maße.
• Ursache für die im allgemeinen schlechte Brennstoffausnutzung sind fehlende oder ungenügende Ausmauerungen in Verbindung mit zu kleinen Feuerräumen. Obwohl bereits versucht wurde, durch Zuführung von Sekundärluft in den Feuerraum die Verbrennung zu verbessern, gelangen immer noch erhebliche Mengen an brennbaren Gasen unverbrannt in den Abzug und damit in die Atmosphäre, da sie in dem Feuerraum nicht genügend aufgeschlossen und verbrannt werden können.
• Aufwendige Ausmauerungen, die zu einer besseren Verbrennung führen könnten, sind aber teuer, erschweren Transport und Montage und schaffen überdies Probleme bei der Regelung derartiger Wechselbrandkessel. Die für die unterschiedlichen Brennstoffe zu fordernden jeweils optimalen Feuerraumbedingungen können bei den bekannten Wechselbrandkesseln nicht gewährleistet werden.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wechselbrandkessel der eingangs definierten Art so auszubilden, daß trotz geringem fertigungstechnischen Aufwand und bei Gewährleistung einer einfachen Montage am Aufstellort der Heizwert von flüssigen, gasförmigen und festen Brennstoffen, wie z.B.
• Kohle, Holz, Torf, brennbarer Abfall, mit einem zumindest annähernd gleich guten Wirkungsgrad genutzt werden kann.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen dem Abbrandbereich des Brennstoffbehälters und dem Hauptfeuerraum ein aus feuerfestem Material bestehender, insbesondere einteilig ausgebildeter Brenneinsatz vorgesehen ist, und daß dieser Brenneinsatz einen düsenförmigen Einlaß für die Brenngase, eine sich daran anschließende Mischkammer mit bodenseitiger, getrennt regelbarer Sekundärluftzuführung sowie eine mit aufheizbaren Elementen versehene Nacherhitzungszone aufweist.
• Die Verwendung eines als Formteil fertigbaren, einfach in den Kessel einsetzbaren Brenneinsatzes dieser Art bewirkt, daß die aus dem Glutbett kommenden Verbrennungsgase mit der Sekundärluft innig vermischt, erhitzt und dadurch für eine vollkommene Verbrennung unter großer Hitzeentwicklung aufbereitet werden. Die zur Aufbereitung und vollkommenen Verbrennung notwendige Sekundär luft wird vorzugsweise über einen besonderen Bimetall-Thermostat, der im Fallzug des Kessels angeordnet ist, geregelt. Damit wird auch verhindert, daß während der ersten Anheizphase zum Zug im Glutbett durch die Sekundärluftzuführung ein Nebenzug entsteht oder bei kleiner abgenommener Leistung durch einen solchen Nebenzug der Kesselbrand erlischt.
• Von wesentlicher Bedeutung ist dabei, daß die Regulierung der Sekundär luft stets völlig unabhängig und getrennt von der Kesselzugregulierung erfolgt.
• Die Betriebsumstellung von festem Brennstoff auf gasförmig oder flüssige Brennstoffe kann automatisch erfolgen, wobei ein Parallelbetrieb verschiedener Brennstoffarten gegebenenfalls durch eine Sicherheitsschaltung verhindert werden kann.
• Die in den Brennstoffbehälter eingefüllten festen Brennstoffe können von den in der Brennkammer vorhandenen Gebläsebrennerflammen über ein geeignet angeordnetes Zündloch gezündet werden.
• Die Regelung des Wechselbrandkessels erfolgt bei Verwendung fester Brennstoffe mittels Bimetall-Thermostaten und der damit verbundenen Zug- und Sekundärluftregulierklappen an der Vorderseite des Kessels. Beim Betrieb mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen erfolgt die Steuerung des Kessels über in Reihe geschaltete Sicherheits- und Betriebsthermostate, die in die elektrische Steuerung dieser Brennertypen eingreifen.
• Wesentlich ist, daß der Betrieb des Wechselbrandkessels im Falle der Verwendung fester Brennstoffe ohne Hilfseinrichtungen, wie Gebläse oder Pumpen, möglich ist, wodurch ein von Hilfsenergien unabhängiger Betrieb jederzeit sichergestellt ist.
• Für Montage- und Reparaturzwecke ist es von Bedeutung, daß der Brenneinsatz ohne Zuhilfenahme besonderer Werkzeuge und Bindemittel, wie Mörtel, in den Kesselkörper eingebaut und gegebenenfalls auch ausgewechselt werden kann.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt: Figur 1 eine Schnittzeichnung einer Ausführungsform eines Wechselbrandkessels nach der Erfindung, Figur 2 einen Längsschnitt des im Kessel nach Figur 1 verwendeten Brenneinsatzes, Figur 3 eine Draufsicht des Brenneinsatzes bei herausgenommenen Kernplatten und Figur 4 eine Ansicht des Brenneinsatzes vom Brennstoffraum aus gesehen.
• Der Wechselbrandkessel umfaßt einen Brennstoffbehälter 1 mit einer vorzugsweise ganzflächigen, oberen Abdeckung 2, einer Einfüllöffnung 3 und einer Anheiztür 4. Bodenseitig ist ein Aschekasten 5 mit Zugregulierklappe 4 vorgesehen, die in bekannter Weise durch einen Bimetall-Thermostat 6 betätigt wird.
• Neben diesem Aschekasten und getrennt von ihm ist ein Sekundärluft-Vorwärmraum 30 mit einer Türe 7 und einer Sekundärluft-Regulierklappe 25 vorgesehen. Die Regulierklappe 25 wird durch einen Bimetall-Thermostaten 8 betätigt.
• Oberhalb des Sekundärluft-Vorwärmkastens 30 und unmittelbar angrenzend an den Festbrennstoffbehälter 1 ist ein Brenneinsatz 9 vorgesehen.
• Dieser Brenneinsatz 9 aus feuerfestem Material besitzt an der dem Brennstoffschacht zugewandten Seite eine Gaseinlaßdüse 10, an die sich eine Mischkammer 12 anschließt.
• In der zwischen der Sekundärluft-Kammer 30 und der Mischkammer 12 gelegenen Wandung des Brenneinsatzes 9 sind mehrere Sekundärluft-Zuführungsdüsen 11 vorgesehen. Im Bereich des oberen Endes des Brenneinsatzes 9 sind mehrere, kleinvolumige Kernplatten 13 vorgesehen, die in seitliche, schräge Schlitze 16 des Brenneinsatzes mit Spiel eingestellt sind.
• Zum Feuerraum gehören die oberhalb der Kernplatten 13 gelegene Strahlungszone 15 und die Tauscherrohre 18 bis zum Abgassammelkasten 19, der ganzflächig mit einer Reinigungsöffnung 20 versehen ist. An den Abgassammelkasten 19 schließt der Fallzug 21 an und bildet mit dem Steigzug 22, von dem das Abgasrohr 23 weggeführt ist, eine Einheit.
• In der Vorderwand des Kessels ist im Bereich der Strahlungszone 15 des Feuerraumes eine Montagevorrichtung 27 für einen Brenner für gasförmige oder flüssige Brennstoffe vorgesehen.
• Derartige Brenner werden in bekannter Weise mit dem Doppelthermostat 28 gesteuert.
• Ein im Rost 14 des Brennstoffbehälters 1 eingebauter Thermostat 29 steuert automatisch die Betriebsumleitung von Festbrennstoff auf flüssige oder gasförmige Brennstoffe und verhindert gleichzeitig gegebenenfalls den Parallelbetrieb des Kessels-mit verschiedenen Brennstoffarten.
• Der Wärmeenergieträger 32, d.h. in der Regel Wasser, wird im unteren Teil des Wechselbrandkessels in einer Doppelwand 33 geführt und im oberen Teil umgibt das Wasser 32 die Tauscherrohre 18.
• Die vom Glutbett über den Rost 14 des Brennstoffbehälters 1 in den Brenneinsatz 19 durch die Brenngaseinlaßdüse 10 einströmenden Verbrennungsgase werden mit der durch die Sekundärlufteinlaßdüse 11 einströmenden Sekundärluft in der Mischkammer 12 innig vermischt und durch die von den Wänden des Spalteinsatzes 9 zurückstrahlende Wärmeenergie zusätzlich erhitzt.
• Anschließend strömen die erhitzten Verbrennungsgase zwischen den heißen, jalousieartig schräg gestellten Kernplatten 13 in die Strahlungszone 15 des Feuerraumes, wo die stark erhitzten Gase unter Freisetzung großer Wärmeenergien vollkommen verbrennen.
• Die Kernplatten 13 haben dabei die Aufgabe, die Wärmestrahlung aus dem Brenneinsatz 9 zu mindern und damit die erreichbaren Temperaturen zur Aufschließung der Verbrennungsgase im Brenneinsatz 9 zu halten. Außerdem werden die zwischen den schräg gestellten Kernplatten 13 durchgeleiteten Verbrennungsgase zusätzlich erhitzt.
• Schon nach relativ kurzer Aufheizzeit erlangen die kleinvolumigen, in Seitenschlitze 16 des Brenneinsatzes 9 eingestellten oder eingehängten Kernplatten 13 ihre Betriebstemperatur und werden damit voll wirksam.
• Die Strahlungswärme der über den Kernplatten 13 brennenden Flammen wird in der Strahlungszone 15 des Feuerraumes ausgenutzt. Die Wärme der Abgase wird in den anschließenden Tauscherrohren 18, dem Abgassammelkasten 19 und im Fallzug 21 an den Wärmeträger, z.B. Wasser, übertragen. Danach verlassen die Abgase mit einer über dem Taupunkt liegenden Temperatur den Heizkessel über den Steigzug 22 in das Abgasrohr 23.
• In gleicher Weise wird die durch Brenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe erzeugte Wärme genutzt.
• Beim Betrieb des Wechselbrandkessels mit gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen haben die vorhandenen Kernplatten 13 den Vorteil, daß sie aufgrund ihrer schräg gestellten, jalousieartigen Anordnung verhindern, daß die Flammen nach unten in den Brenneinsatz 9 schlagen. Dadurch wird verhindert, daß sich im leeren Brennstoffbehälter 1 Abgase ansammeln können.
• Der erfindungsgemäße Wechselbrandkessel erbringt somit im Vergleich zu bekannten Kesseln dieser Art eine wesentlich bessere Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Brennstoffe unter gleichzeitiger Verringerung der Umweltbelastung und ist außerdem einfach und wirtschaftlich zu fertigen, da der funktionell entscheidende Bestandteil, nämlich der Brenneinsatz, als separates Bauteil aus feuerfestem, in der Funktion mit bekannten, jedoch nur mit erheblichem Aufwand praktisch zu verwendenden Ausmauerungen vergleichbaren Material problemfrei gefertigt werden kann.

Claims (10)

1. Wechselbrandkessel - Patentansprüche -Wechselbrandkessel für feste, flüssige und gasförmige Brennstoffe zur Erhitzung eines Wärmeträgers, bestehend aus einem mit einem Bodenrost versehenen Brennstoffbehälter mit bodenseitigem Abbrand und seitlicher Brenngasabführung, einem sich an den Brenngasabführbereich anschließenden Feuerraum mit Sekundärluftzuführung und wenigstens einem in den Strömungsweg der zum Abgasrohr geleiteten Heißgase geschalteten Wärmetauscher, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen dem Abbrandbereich des Brennstoffbehälters (1) und dem Hauptfeuerraum (15) ein aus feuerfestem Material bestehender, insbesondere einteilig ausgebildeter Brenneinsatz (9) vorgesehen ist, und daß dieser Brenneinsatz (9) einen düsenförmigen Einlaß (10) für die Brenngase, eine sich daran anschließende Mischkammer mit bodenseitiger, getrennt regelbarer Sekundärluftzuführung sowie eine mit aufheizbaren Elementen (13) versehene Nacherhitzungszone aufweist.
2. 2. Wechselbrandkessel nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Brenneinsatz (9) aus einem Fertigbauteil besteht, das über den Brennstoffbehälter (1) einsetzbar ist und im eingebauten Zustand eine Teil-Begrenzungswand des Brennstoffbehälters (1) bildet.
3. 3. Wechselbrandkessel nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß unterhalb des Brenneinsatzes (9) ein Sekundärluft-Vorwärmkasten (30) mit regelbarer Lufteinlaßklappe (25) angeordnet ist, der über eine Mehrzahl von Düsen (11), die im Brenneinsatz (9) ausgebildet sind, mit dem brenngasführenden Bereich des Brenneinsatzes (9) in Verbindung steht.
4. 4. Wechselbrandkessel nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Düsen (11) im Ubergangsbereich von Einlaßdüse (10) und Mischkammer (12) münden.
5. 5. Wechselbrandkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die aufheizbaren Elemente der Nacherhitzungszone aus metallischen Kernplatten (13) bestehen, die mit gegenseitigem Abstand und im wesentlichen parallel zueinander im Brenneinsatz (9) gehaltert sind.
6. 6. Wechselbrandkessel nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Kernplatten (13) in Schräglage angeordnet sind.
7. 7. Wechselbrandkessel nach Anspruch 5 oder 6, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Kernplatten (13) mit Spiel in im Brenneinsatz (9) ausgebildete Führungsschlitze (16) geschoben sind.
8. 8. Wechselbrandkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der oberhalb der Kernplatten (13) gelegene Hauptfeuerraum (15) gleichzeitig die Brennkammer für einen in diesem Bereich anbringbaren Ö1- oder Gasbrenner bildet.
9. 9. Wechselbrandkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen Brennkammern (15) und Brennstoffbehälter (1) ein die Zündung von Festbrennstoff mittels einer Gebläsebrennerflamme ermöglichendes Zündloch (31) vorgesehen ist.
10. 10. Wechselbrandkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Betriebsumstellung von festem Brennstoff auf flüssige oder gasförmige Brennstoffe automatisch durch einen im Bereich des Rostes (14) des Brennstoffbehälters (1) angeordneten Thermostaten (29) gesteuert ist.