DE3011248A1 - Water heater using liquid fuels - has supply heat exchanger in the flue and water to water heat exchanger supplied by pump - Google Patents
Water heater using liquid fuels - has supply heat exchanger in the flue and water to water heat exchanger supplied by pumpInfo
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Abstract
Description
Heizgerät insbesondere für WasserHeating apparatus in particular for water
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Heizgerät insbesondere für Wasser nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einem bekannten Heizgerät dieser Art (siehe DE-PS 2.115.531) wird die eine Brennstelle dafür verwendet, die Brennkammer der zweiten Brennstelle mit heißen Gasen insbesondere aufgeheizter Luft zu versorgen. Die Brennstellen sind also hintereinandergeschaltet, wobei die eine Brennstelle nur während des Warmlaufs in Betrieb ist. Da es sich bei dieser bekannten Anlage um ein Heizgerät mit Ölvergasungsbrenner handelt, dient die durch die eine Brennstelle aufgeheizte Luft in erster Linie dazu, die bei der zweiten Brennstelle erforderliche Ölvergasung vor der Zündung zu erreichen.PRIOR ART The invention is based in particular on a heating device for water according to the species of the main claim. In a known heater this Art (see DE-PS 2.115.531) the one burning point is used for the combustion chamber to supply the second combustion point with hot gases, in particular heated air. The focal points are therefore connected in series, with one focal point is only in operation during warm-up. As it is with this well-known system It is a heating device with an oil gasification burner, which is used by the one burning point heated air primarily to that required for the second burner To achieve oil gasification before ignition.
Zugrunde liegende Aufgabe Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Heizgerät mit mindestens 2 Leistungsstufen zu entwickeln bei dem der Rostwärmetauscher trotz der 2 Stufen gezielt von den Abgasen berührt wird und bei dem das Brennstoff-Luftgemisch vor der Verbrennung so abgestimmt ist, daß eine optimale Verbrennung bei einem Minimum von Luftüberschuß erzielt wird.Underlying object The invention is based on the object to develop a heater with at least 2 power levels with the grate heat exchanger is targeted by the exhaust gases despite the 2 stages and in which the fuel-air mixture is tuned prior to combustion so that optimum combustion is at a minimum is achieved by excess air.
Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Heizgerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat insbesondere gegenüber dem oben genannten bekannten Heizgerät den Vorteil, daß aufgrund des Nebeneinanderwirkens der Brennstellen, jede Brennstelle für sich auf ein stöchiometrisches Brennstoff-Luftgemisch einstellbar ist, wodurch eine optimale Verbrennung erzielt wird und ein Minimum an schädlichem Luftüberschuß auftritt. Ein anderer Vorteil besteht darin, daß aufgrund der gezielten Heizgasberührung des Rostwärmetauschers ein optimaler Wirkungsgrad des Heizgerätes erreicht wird. So kann beispielsweise in Zeiten geringen Wärmebedarfs wie beispielsweise in der Übergangszeit zwischen Sommer und Winter nur mit einer Stufe gefahren werden.Advantages of the invention The heater according to the invention with the characterizing Features of the main claim has in particular compared to the above-mentioned known Heater has the advantage that due to the side-by-side effect of the burners, each Burning point can be adjusted to a stoichiometric fuel-air mixture is, whereby an optimal combustion is achieved and a minimum of harmful Excess air occurs. Another advantage is that due to the targeted Hot gas contact of the grate heat exchanger ensures optimal efficiency of the heater is achieved. For example, in times of low heat demand such as can only be driven with one step in the transition period between summer and winter.
Der Beschreibung und den Unteransprüchen sina Merkmale der Erfindung entnehmbar, die den Vorteil aufweisen, daß aufgrund des geringen Wärmeträgervolumens und der äußerst kurzen Kanallängen, das Heizgerät im Winter zur Aufheizung der Zentralheizung und im Sommer lediglich des Brauchwarmwassers dienen kann. Selbst bei verhältnismäßig kleinen Zapfmengen des Brauchwarmwassers arbeitet das Heizgerät wirtschaftlich. Speicherverluste, die bei normalen Heizungsanlagen in der Übergangszeit und Sommerzeit bis zu 50 % der verwendeten Brennstoffenergie ausmachen können, treten bei der Erfindung praktisch nicht auf.The description and the subclaims are features of the invention removed, which have the advantage that due to the low volume of heat transfer medium and the extremely short duct lengths, the heater to heat up the central heating in winter and can only be used for domestic hot water in summer. Even with proportionate The heater works economically with small amounts of domestic hot water. Storage losses that occur in normal heating systems in the transition period and summer time up to 50% of the fuel energy used occur in the invention practically not on.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt.Drawing An embodiment of the subject matter of the invention is shown in simplified form in the drawing.
Beschreibung des Erfindungsbeispiels In einem rechteckigen Gehäuse 1 eines Heizgerätes ist eine Brennkammer 2, ein Brenner 3 mit Gebläse 4 sowie ein Wärmetauscher 5 für das Brauchwarmwasser, ein Ausdehnungsgefäß 6 für eine Heizungsanlage, eine Umwälzpumpe 7, ein Mehrwegeventil 8 sowie sonstige erforderliche Rohrleitungen und Steuerelemente angeordnet. Grundsätzlich sind die mit Wärmeträger gefüllten Kanäle bezüglich des Volumens minimiert, so daß ein außerordentlich schnelles Aufheizen dieses Volumens möglich ist. Aufgrund der rechteckigen Ausbildung des Heizgerätes und aufgrund des gewählten Aufbaus der genannten Einzelteile sind Anschlußmöglichkeiten für das Brauchwarmwasser sowie das Heizwasser alternativ an mindestens 2 der seitlichen Begrenzungswände des Heizgerätes möglich.Description of the example of the invention In a rectangular housing 1 of a heater is a combustion chamber 2, a burner 3 with a fan 4 and a Heat exchanger 5 for the domestic hot water, an expansion tank 6 for a heating system, a circulation pump 7, a multi-way valve 8 and other necessary pipelines and controls arranged. Basically those are filled with heat transfer medium Channels minimized in terms of volume, so that an extremely rapid heating this volume is possible. Due to the rectangular design of the heater and due to the selected structure of the individual parts mentioned are connection options for the domestic hot water and the heating water alternatively on at least 2 of the side Boundary walls of the heater possible.
Das Gebläse 4 des Brenners arbeitet mit einem Luftrad 10, das durch einen nicht dargestellten Elektromotor angetrieben wird, der gleichzeitig eine Heizölpumpe antreibt. Die Luft wird axial vom Luftrad 10 angesogen und radial in das schneckenförmige Gehäuse 11 des Gebläses weitergegeben, um aus diesem Gehäuse durch eine Zunge 12 abgestreift in einen Luftleitungskanal 13 zu gelangen. In diesem Luftleitungskanal 13 ist ein Strömungsteiler 14 vorgesehen, der die Luftmengen in 2 Teilströme aufteilt, die in 2 parallel verlaufende Luftleitkanäle 15 und 16 strömen. Diese Luftleitkanäle 15 und 16 enden in Luftdüsen 17 und 18 in denen koaxial Einspritzdüsen 19 und 20 vorgesehen sind. Der Luftleitungskanal 16, der einen größeren Durchmesser als der rein räumlich höher gelegene Luftleitungskanal 15 aufweist, ist durch ein Ventil 21 im Querschnitt steuerbar, dessen bewegliches Ventilteil 22 durch einen Nocken 23 entgegen der Kraft einer weder 24 verschiebbar ist. Das Heizöl gelangt von der Heizölpumpe über eine Leitung 25 zu der Düse 19, wobei von der Leitung 25 eine Leitung 26 zur Düse 20 abzweigt, in der ein Magnetventil 27 angeordnet ist.The fan 4 of the burner works with an air wheel 10, which by an electric motor, not shown, is driven, which is also a heating oil pump drives. The air is drawn in axially by the air wheel 10 and radially into the helical one Housing 11 of the fan passed to get out of this housing by a tongue 12 stripped to get into an air duct 13. In this duct 13 a flow divider 14 is provided, which divides the air volumes into 2 partial flows, the air ducts 15 and 16, which run parallel in FIG. 2, flow. These air ducts 15 and 16 terminate in air nozzles 17 and 18 in which injection nozzles 19 and 20 are coaxial are provided. The air duct 16, which has a larger diameter than the Purely spatially higher air duct 15 has is through a valve 21 controllable in cross section, the movable valve part 22 by a cam 23 against the force of a neither 24 is displaceable. The heating oil comes from the Heating oil pump via a line 25 to the nozzle 19, from the line 25 a line 26 branches off to the nozzle 20, in which a solenoid valve 27 is arranged.
Die Luftleitkanäle 15 und 16 gehen in Flammrohre 28 und 29 über, die in die Brennkammer 2 münden. In diesen Flammrohren 28 und 29 sind koaxial Brennrohre 30 und 31 angeordnet, die stufenförmig sich zur Brennkammer 2 hin verjüngen und mit radialen Bohrungen versehen sind. Zur Mündung der Flammrohre 28 und 29 hin sind Prallplatten 32 vorgesehen, die gemeinsam mit den Radialbohrungen der Brennrohre eine teilweise Rückführung der verbrannten Gase zur Eingangsseite der Brennrohre 30 und 31 bewirken und damit eine gewünschte Ölvergasung ermöglichen, welche eine außerordentlich schadstoffarme Flamme, d.h.The air ducts 15 and 16 go into flame tubes 28 and 29, the open into the combustion chamber 2. In these flame tubes 28 and 29 are coaxial combustion tubes 30 and 31 arranged, which taper in steps towards the combustion chamber 2 and are provided with radial holes. To the mouth of the flame tubes 28 and 29 are out Baffle plates 32 are provided, which together with the radial bores of the combustion tubes a partial return of the burned gases to the inlet side of the combustion tubes 30 and 31 cause and thus enable a desired oil gasification, which a extremely low-pollutant flame, i.e.
eine optimale Verbrennung ergeben. Zwischen den Flammrohren 28 und 29 ist ein -Zündrohr 33 leicht schräg angeordnet, das seinen Anfang im Rohr 28 hat und im Bereich der Öffnung der Luftdüse 18 im Rohr 29 endet. In den Strömungsbereich dieses Zündrohres 33 ragt ein Flammwächter 34.result in optimal combustion. Between the flame tubes 28 and 29 a -Zündrohr 33 is arranged at a slight angle, which has its beginning in the tube 28 and ends in the area of the opening of the air nozzle 18 in the tube 29. In the flow area A flame monitor 34 protrudes from this ignition tube 33.
Der Brenner 3 mit Gebläse 4 arbeitet wie folgt: Bei Einschalten des Brenners erfolgt eine Belüftung über den Luftkanal 15 und die Einschaltung einer üblichen Zündelektrode sowie die Förderung des Heizöls über die Leitung 25 zur Düse 19. Das entzündete Brennstoff-Luftgemisch verbrennt in Brennrohr 30 und gelangt als heißes Abgas zum größten Teil an der Prallplatte 32 vorbei in die Brennkammer 2. Ein Teil des heißen Abgases strömt Jedoch zurück zur Eingangsseite des Brennrohres 30 und bewirkt auf diese Weise eine günstige Aufheizung des Luftölgemisches und damit eine entsprechende Vergasung des Öls. Ein Teil der Flamme wird aufgrund der gesamten Anordnung über das Zündrohr 33 zum Flammrohr 29 geleitet, und zwar dort in den Bereich der Luftdüse 18 und Öldüse 20 . Diese Zündflamme wird durch den Flammwächter 34, beispielsweise eine Ionisationssonde, kontrolliert, wodurch gleichzeitig die Hauptflamme im Flannnrohr 28 kontrolliert wird. Fällt nämlich die Hauptflamme aus, so fällt auch die Zündflamme aus.The burner 3 with fan 4 works as follows: When the Burner, ventilation takes place via the air duct 15 and the activation of a usual ignition electrode as well as the delivery of the heating oil via line 25 to the nozzle 19. The ignited fuel-air mixture burns in combustion tube 30 and arrives as hot exhaust gas for the most part past the baffle plate 32 into the combustion chamber 2. However, part of the hot exhaust gas flows back to the inlet side of the combustion tube 30 and in this way causes a favorable heating of the air-oil mixture and thus a corresponding gasification of the oil. Part of the flame is due to the entire arrangement passed over the ignition tube 33 to the flame tube 29, namely there in the area of the air nozzle 18 and oil nozzle 20. This pilot flame is controlled by the flame monitor 34, for example an ionization probe, controlled, which at the same time the Main flame in Flannnrohr 28 is controlled. If the main flame fails, this is how the pilot flame fails.
Wird nun aufgrund zusätzlichen Wärmebedarfs die 2. Stufe zugeschaltet, so wird zuerst durch den Nocken 23 der elektranagnetisch oder durch sonstige Mittel betätigbar ist, der Luftkanal 16 aufgesteuert und dann über das Magnetventil 27 Öl der Düse 20 zugeleitet. Dieses Kraftstoff-Luftgemisch wird an der Zündflamme entzündet und verbrennt in gleicher Art wie fur das Flammrohr 28 beschrieben. So lange eine Zündflamme existiert, so lange ist auch die Zündung dieser 2. Stufe garantiert. Auf diese Weise genügt ein Flammwächter und eine Zündeinrichtung für zwei an sich unabhängige Brennstellen.If the 2nd stage is now switched on due to additional heat demand, so first the cam 23 is the electromagnetic or other means can be actuated, the air duct 16 is opened and then via the solenoid valve 27 Oil fed to the nozzle 20. This fuel-air mixture is applied to the pilot flame ignites and burns in the same way as described for the flame tube 28. So as long as there is a pilot flame, the ignition of this 2nd stage is guaranteed. In this way, one flame monitor and one ignition device are sufficient for two independent lighting points.
Die heißen Abgase gelangen aus den Flamnrohren 28/29 übereinander und waagrecht in die Brennkammer 2. In dieser Brennkammer werden diese Abgase aufgrund der natürlichen Abgaszirkulation und aufgrund des oben abgehenden Abgasrohres 35 gewendet, so daß die weiter oben eintretenden Abgase von den weiter unten eintretenden Abgasen umhüllt und durchströmt werden. Grundsätzlich wird für die kleinere Last das obere Flammrohr 28 und für die größere Last das untere Flammrohr 29 gewählt, auch deshalb, weil bei geringem Leistungsbedarf, also bei Fahren der ersten Stufe der Weg der heißen Abgase bis zum Wärmeaustausch möglichst klein ist. Die Brennkammer 2 ist lediglich nach oben zum Abgasrohr 35 hin über einen Rostwärmetauscher 36 offen, hingegen sind die anderen Wände 37 von Kanälen 38 durchzogen, die den Wärmeträger aufnehmen. Der Rostwärmetauscher 36 ist ebenfalls von rohrartigen Kanälen 38 durchzogen, die unmittelbar von den heißen Abgasen umstrichen werden. Außerhalb der Wand 37 ist der die Brennkammer 2 aufnehmende Teil des Heizgerätes durch eine Wand 40 wärmeisoliert. Diese Wärmeisolation 40 ist dabei so gewählt, daß die Flammrohre 28/29 noch mit erfaRt werden. Um auch die Hitze in diesen Flammrohren optimal auszunutzen, ist der Mantel 41 derselben doppelwandig ausgeführt und ebenfalls vom Wärmeträger durchströmt. Der Wärmeträger gelangt über einen Rücklauf 42 und die Räume im Flammrohrmantel 41 in die Heizkanäle 38, insbesondere dort durch den Rostwärmetauscher 36, und dann aufgeheizt über einen Vorlauf 43 zur Umwälzpumpe 7. An diesen Vorlauf 43 ist stromauf der Umwälzpumpe 7 über eine Leitung 44 das Ausdehnungsgefäß angeschlossen. Stromab der Umwälzpumpe 7 ist ein Strömungswächter 45 angeordnet, der ein Abschalten der Feuerungsanlage bewirkt, wenn die Umwälzpumpe ausfällt.The hot exhaust gases come out of the flame tubes 28/29 one above the other and horizontally in the combustion chamber 2. In this combustion chamber, these exhaust gases are due the natural exhaust gas circulation and due to the exhaust pipe 35 outgoing above turned so that the exhaust gases entering further above from those entering further below Exhaust gases are enveloped and flowed through. Basically it is used for the smaller load the upper flame tube 28 and for the larger load the lower flame tube 29 selected, also because when the power requirement is low, i.e. when driving the first stage the path of the hot exhaust gases to the heat exchange is as short as possible. The combustion chamber 2 is only open upwards to the exhaust pipe 35 via a grate heat exchanger 36, however, the other walls 37 are traversed by channels 38 that carry the heat transfer medium take up. The grate heat exchanger 36 is also traversed by tubular channels 38, which are immediately surrounded by the hot exhaust gases. Outside the wall 37 the part of the heater that receives the combustion chamber 2 is thermally insulated by a wall 40. This thermal insulation 40 is chosen so that the flame tubes 28/29 still with be detected. In order to make optimal use of the heat in these flame tubes, is the jacket 41 of the same double-walled and also flows through the heat carrier. The heat transfer medium arrives via a return 42 and the spaces in the flame tube jacket 41 into the heating channels 38, in particular there through the grate heat exchanger 36, and then heated via a flow 43 to the circulation pump 7. This flow 43 is upstream the circulation pump 7 is connected to the expansion vessel via a line 44. Downstream the circulation pump 7, a flow monitor 45 is arranged, which switches off the Firing system causes when the circulation pump fails.
L'romab des Strömungswächters 45 mündet der Vorlauf in das 3-Wegeventil 8, das über einen elektrischen Stellmotor 46 betätigbar ist. Je nach Bedarf wird durch dieses 3-Wegeventil eine gesteuerte Menge in einen Heizungsvorlauf 47 geleitet, der dann in bekannter Weise eine Zentralheizungsanlage versorgen kann. Ebenfalls durch dieses 3-Wegeventil wird ein Beypass 48 gesteuert, der den Wärmetauscher 5 versorgt. Der Rücklauf dieses Beypass 48 mündet in den Rücklauf 49 der Heizungsanlage, die dann wiederum in dem Rücklauf 42 des Heizgerätes vereinigt werden.Downstream of the flow monitor 45, the flow opens into the 3-way valve 8, which can be actuated via an electric servomotor 46. Depending on your needs, will a controlled amount is passed through this 3-way valve into a heating flow 47, which can then supply a central heating system in a known manner. Likewise This 3-way valve controls a bypass 48 that controls the heat exchanger 5 provided. The return of this bypass 48 flows into the return 49 of the heating system, which in turn are combined in the return 42 of the heater.
Der Wärmetauscher 5 ist als Rohrbündelwärmetauscher ausgebildet mit vom Brauchwarmwasser durchströmten Rohren 50. Hierbei strömt das kalte Brauchwasser in einen Eingang 51 und verteilt sich dort über die entsprechende Anzahl der Rohre 50, durchströmt diese zu einem Raum 52 am anderen Ende des Wärmetauscher 5 und strömt dann über eine andere Zahl von Rohren 50 zurück zu der Oberseite in einen Ausgangsraum 53 des Wärmetauschers an den die Warmwasserleitung angeschlossen ist. Um einen besonders günstigen Wärmeübergang zu erzielen, sind die Abschnitte 54 des Außenmantels des Wärmetauschers 5 in die der Beypass 48 mündet, bzw. von denen er abzweigt, im Durchmesser erweitert ausgeführt, so daß der einströmende Wärmeträger für eine gute radiale Verteilung eine gewisse Beruhigung erfährt, um dann durch einen besonders eng gehaltenen Gesamtquerschnitt zwischen den Rohren mit erhöhter Geschwindigkeit durchzuströmen. Aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit entsteht an den umströmten Flächen Turbulenz mit einem besonders guten Wärmeübergangskoeffizienten.The heat exchanger 5 is designed as a tube bundle heat exchanger pipes 50 through which the domestic hot water flows. The cold domestic water flows here into an input 51 and is distributed there over the corresponding number of tubes 50, this flows through to a space 52 at the other end of the heat exchanger 5 and flows then through another number of tubes 50 back to the top into an exit room 53 of the heat exchanger to which the hot water pipe is connected. To one special To achieve favorable heat transfer, the sections 54 of the outer jacket of the Heat exchanger 5 into which the bypass 48 opens, or from which it branches off, in diameter extended running, so that the inflowing heat transfer medium for a good radial Distribution experiences a certain calming down, to then be kept particularly close Total cross-section between the pipes to flow through at increased speed. Due to the high flow velocity, turbulence arises on the surfaces around which the air flows with a particularly good heat transfer coefficient.
Aufgrund des bezüglich des Wärmeträgers minimierten Volumens ist dieser unverhältnismäßig schnell aufheizbar, so daß auch bei geringem Wärmebedarf wie beispielsweise kurzfristiger Brauchwasserentnahme ein hervorragender Wärmeübergang und damit Wirkungsgrad gegeben st. Zudem entstehen keine nachteiligen Speicherverluste.Due to the minimized volume with regard to the heat transfer medium, this is can be heated up disproportionately quickly, so that even with low heat requirements such as short-term hot water extraction an excellent heat transfer and thus efficiency given st. In addition, there are no disadvantageous memory losses.
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1981
- 1981-03-24 JP JP4185781A patent/JPS576252A/en active Pending
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CN104373930B (en) * | 2014-11-20 | 2016-08-31 | 四川新城都锅炉有限公司 | Biomass energy-saving, low-NO_x emission |
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