DE3239953A1 - Wechselbrandkessel - Google Patents

Description

• Die Erfingung betrifft einen Wechselbrandkessel für
• feste, flüssige und gasförmige Brennstoffe zur Erhitzung eines Wärmeträgers, bestehend aus einem mit einem Bodenrost und einem Entgasungsrost versehenen Brennstoffbehälter mit bodenseitigem Abbrand und seitlicher Brenngasabfuhrung, einem sich an den Brenngasabfuhrbereich anschließenden Feuerraum mit Sekundärluftzuführung und wenigstens einem in den Strömungsweg der zum Abgasrohr geleiteten Heißgase geschalteten Wärmetauscher.
• Bekannte Wechselbrandkessel dieser Art, bei denen als Wärmeträger 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 Ausmauerung 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 Aufstellungsort 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 feuerfesten Formteilen bestehender Brenneinsatz vorgesehen ist.
• Die Verwendung eines aus Formteilen zusammengesetzten, einfach in den Kessel einsetzbaren Brenneinsatzes dieser Art bewirkt, daß die aus dem Glutbett kommenden Verbrennungsgase mit unterschiedlicher Temperatur und mit Sekundär-Verbrennungsluft innig vermischt werden. Die zur Verbrennung notwendige Sekundärluft wird den Brenngasen über besondere Einlaßdüsen im Boden des Brenngassammelkanales und des Ausbrandkanales zugeführt, wodurch eine, unter großer Hitzeentwicklung vollkommene Verbrennung, der in den Brenneinsatz einströmenden Brenngase eingeleitet werden kann. Die zur Verbrennung notwendige Sekundärluft wird über einen vorzugsweise im Rauchgassammelkasten des Heizkessels angeordneten Bimetall-Thermostat geregelt.
• Damit wird auch verhindert, daß während der ersten Anheizphase zum Zug im Glutbett durch die Sekundärluftzufuhrung ein Nebenzug entsteht oder bei kleiner abgenommener Leistung durch einen solchen Nebenzug der Kesselbrand erlischt. Von wesentlicher Bedeutung ist dabei, daß die Regulierung der Sekundärluft stets völlig unabhängig und getrennt von der Kesselzugregulierung erfolgt.
• Die Betriebsumstellung von festem Brennstoff auf gasförmige oder flüssige Brennstoffe kann automatisch erfolgen, wobei ein Parallelbetrieb verschiedener Brennstoffarten gegebenenfalls durch eine Sicherheitssbschaltung verhindert werden kann.
• Die Regelung des Wechselbrandkessels erfolgt bei Verwendung fester Brennstoffe mittels zwei getrennt voneinander angeordneten Bimetall-Thermostaten und der damit verbundenen Zug- und Sekundärluftregulierklappen an der Vorder-bzw. Rückseite des Kessels. Beim Betrieb mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen erfolgt die Steuerung des Kessels über in Reihe geschaltete Slcherheits- und Betriebsthermostate, die in die elektrische Steuerung dieser Brennertypen eingreifen.
• Wesentlich ist, daß der Betrieb des Wechselbrandkessels im Falle der Verwendung fester Brennstoffe ohne Hilf 5-einrichtungen, wie Gebläse oder Pumpen, möglich ist, wodurch ein von Hiifsenergien unaühängiger Betrieb åederzeit 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, Aufgrund der guten Entgasung des Brennstoffbehälters durch den eingebauten Entgasungsrost kann ohne Rauchbelästigung jederzeit Brennstoff nachgefüllt werden.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt: Figur 1 eine Schnittzeichnung einer Ausführungsform eines Wechselbtandkessels nach der Erfindung.
• Figur 2 einen Querschnitt mit Draufsicht auf den Brenneinsatz ohne Abdeckplatte und ohne Nacherhitzerplatten mit einem Teil des Kesselbodens.
• Figur 3 einen Längsschnitt durch den Brenneinsatz mit angedeuteter Brenngasfuhrung und die Anordnung der Wärmetauscheröffnung zur Auslaßöffnung des Brenneinsatzes.
• Der Wechselbrandkessel umfaßt einen Brennstoffbehälter (X) mit einer vorzugsweise ganzflächigen, oberen Abdeckung (41), einer Einfüllöffnung (42) und einer Anheiztür (AO) und einem Entgasungsrost (20). Bodenseitig ist ein Aschekasten (23) mit Zugregulierklappe (44) vorgesehen, die in bekannter Weise durch ein Bimetall-Thermostat (t4) betätigt wird.
• Neben diesem Aschekasten und getrennt von ihm ist ein Sekundärluft-Vorwärmraum (6) mit einer Tür (ß9) und einer Sekundärluft-Regulierklappe (31) vorgesehen.
• Daneben und getrennt von ihm ist der Ausbrandkanal (5) mit einer zweiten Sekundärluft-Regulierklappe angeordnet.
• Die Regulierklappen (34) und (3) werden durch einen Bimetall-Thermostaten (Xi) betätigt.
• Oberhalb des Sekundärluft-Vorwärmkasten ( 6) und unmittelbar angrenzend an den Festbrennstoffbehälter (1 ) ist ein Brenneinsatz (3) mit einem Brenngassammelkanal (4)) und einem Ausbrandkanal (5) vorgesehen, in denen die Brenngase horizontal geführt werden.
• In die Auslaßöffnung des Brenneinsatzes (4) sind mehrere kleinvolumige Nacherhitzerplatten in-seitliche schräge Schlitze mit Spiel eingehängt.
• Zum Feuerraum gehören die oberhalb der Nacherhitzerplatten (te gelegene Strahlungszone (2) und die Tauscherrohre (33-) bis zum Rauchgassammelkasten (17), der ganzflächig mit einer Reinigungsöffnung (2S) versehen ist.
• In der Vorderwand des Kessels ist im Bereich der Strahlungszone (Q,) des Feuerraumes eine Montagevorrichtung ( für einen Brenner für gasförmige oder flüssige Brennstoffe vorgesehen. Derartige Brenner werden in bekannter Weise mit dem Doppelthermostat (27) gesteuert.
• Ein im Rost (28) des Brennstoffbehälters (t ) 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.
• Die vom Glutbett über den Rost (28) des Brennstoffbehalters (1) in den Brenneinsatz (3) einströmenden Brenngase werden mit der Sekundärluft aus den Düsen (9) im Boden des Brenngassammelkanals (4) und den Düsen (18) am Boden des Ausbrandkanales ( 5) innig vermischt und für eine vollkommene Verbrennung aufbereitet.
• Anschließend strömen die erhitzten Verbrennungsgase zwischen den heißen jalousieartig schräge gestellten Nacherhitzerpiatten (25) in die Strahlungszone (,) des Feuerraumes, wo die stark erhitzten Gase unter Freisetzung großer Wärmeenergien vollkommen verbrennen.
• Die Nacherhitzerplatten (ßg haben die Aufgabe, die Wärme strahlung aus dem Brenneinsatz (3) zu mindern um die erreichbaren Temperaturen zur Aufschliessung der Verbrennungsgase im Brenneinsatz (3 ) zu halten.
• Außerdem werden die zwischen den schräg gestellten Nacherhitzerplatten (25) durchgeleiteten Verbrennungsgase zusätzlich erhitzt.
• Schon nach relativ kurzer Äufheizzeit erlangen die kleinvolumigen, in Seitenschlitze (34) des Brenneinsatzes ( 3) eingestellten oder eingehängten Nacherhitzerplatten (25) ihre - Betriebstemperatur und werden damit voll wirksam.
• Die Strahlungswärme der über den Nacherhitzerplatten (25) brennenden Flammen wird in der Strahlungszone (2) des Feuerraumes ausgenutzt. Die Wärme der Abgase wird in den anschließenden Tauscherrohren ( ) und dem Rauchgassammelkasten (t;) an den Wärmeträger, z.B. Wasser, übertragen.
• Danach verlassen die Abgase mit einer über dem Taupunkt liegenden Temperatur den Heizkessel über das Abgasrohr (34).
• 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 Nacherhitzerplatten (25) den Vorteil, daß sie aufgrund ihrer schräg gestellten, jalousieartigen Anordnung verhindern, daß die Flammen nach unten in den Brenneinsatz (3) schlagen. Dadurch wird verhindert, daß sich im leeren Brennstoffbehälter (4) 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.
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Claims (12)

1. WECHSEBRANJ)KESEL -PATENTANSPRÜCHE-1. Wechselbrandkessel für feste, flüssige und gasförmige Brennstoffe zur Erhitzung eines Wärmeträgers, bestehend aus einem mit einem Bodenrost und einem Entgasungsrost versehenen Brennstoffbehälter mit bodenseitigem Abbrand und seitlicher Brenngasabführung, einem sich an den Brenngasabführbereich anschließenden Feuerraum mit zweifach regelbarer Sekundär-Verbrennungsluftzufuhrung und wenigstens einem in den Strömungsweg der zum Abgasrohr geleiteten Heißgase geschalteten Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem bodenseitigen Abbrandbereich des Brennstoffbehälters (4) und dem Hauptfeuerraum (ß) ein aus mehreren feuerfesten Formteilen bestehender Brenneinsatz (3) mit einem Brenngassammelkanal (4) und einem Ausbrandkanal (5) vorgesehen ist, in denen die Brenngase horizontal geführt werden.
2. 2. Wechselbrandkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenneinsatz (3) aus feuerfesten Formteilen besteht, die über den Brennstoffbehälter (4) einsetzbar sind und im Einbauzustand einen Brenneinsatz (3) mit einem Brenngassammelkanal (4) und einem Ausbrandkanal (5) mit jeweils einer bodenseitigen Sekundär-Verbrennungsluftzuführung (15) und (16) bilden.
3. 3. Wechselbrandkessel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundär-Verbrennungsluftvorwärmkasten (6) nach oben durch das in einem, vorzugsweise mit Schamottemehl oder feinem Sand gefüllten U-EisenrShmec stehende Brenneinsatzteil (8) luftdicht abgeschlossen ist, so daß die Sekundärverbrennungsluft aus dem Vorwärmkasten (b) nur über die Düsen (e) in den BrenngZssammelkanal (4) gelangen kann.
4. 4. Wechselbrandkessel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Brenngase im Brenngassammelkanal (4) des Brenneinsatzes (3) horizontal und parallel zum Abbrandbereich des Brennstoffbehälters (d) von der Anheiztür (d0) aus in Richtung der Brennstoffbehälterrückwand geleitet und danach um die Mittelwand (8) des Brenneinsatzes (3) herum im Ausbrandkanal (5) des Brenneinsatzes (3) in umgekehrter Richtung bis zu der nach oben offenen Auslaßöffnung (32) des Brenneinsatzes (3) geführt werden.
5. 5. Wechselbrandkessel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (/4) des Brenneinsatzes (3) mit einer Jalousieähnlichen Abdeckung aus einzeln eingehängten Platten versehen ist.
6. 6. Wechselbrandkessel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Auslaßöffnung 82) des Brenneinsatzes (3) ausströmenden Heißgase im HauptSeuerraum (2) wieder horizontal und in gleicher Richtung wie im Brenngassammelkanal zu den über dem Hauptfeuerraum (t) angeordneten Öffnungen der Wärmetauscher geleitet werden.
7. 7. Wechselbrandkessel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die von der Primär-Verbrennungsluftregelung (49) des Heizkessels unabhängig regelbare Sekundär-Verbrennungsluftzuführung (Xe unter dem Brenngassammelkanal (4) und die Sekundär-Verbrennungsluftzuführung (16) unter dem Ausbrandkanal (5) über einen vorzugsweise im Rauchgassammelkasten (X;) angeordneten Regler (4g) gemeinsam geregelt werden.
8. 8. Wechselbrandkessel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßklappe X) der Sekundär-Verbrennungsluftzuführung b) beim Öffnungsvorgang der Einlaßklappen mit einer einstellbaren Verzögerung zu der Sekundär-Verbrennungslufteinlaßklappe z) anspricht.
9. 9. Wechselbrandkessel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundär-Verbrennungsluftzuführung (15) in einem Sekundär-Verbrennungsluftvorwärmkasten (6) mündet, der über eine Mehrzahl von Düsen (9) mit dem Brenngassammelkanal (4) in Verbindung steht.
10. 10. Wechselbrandkessel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundär-Verbrennungsluftzuführung 06) unter dem Ausbrandkanal (S) in einen Sekundärluftkanal 33) geführt wird, der mit dem Ausbrandkaaal (5) über eine Mehrzahl von Düsen (18), die vorzugsweise seitlich am Sekundärluftkanal 3) angeordnet sind, in Verbindung steht.
11. 11. Wechselbrandkessel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß an der, der Anheiztür (40) gegenüberliegenden Innenwand des Brennstoffbehälters (6t) ein aus senkrechten Stäben bestehender Rost (2o) angebracht ist, dessen Stäbe auf der dem Brenneinsatz (3) abgewandten Seite des Brennstoffbehälters (6') bis zum Bodenrost reichen und dessen Stäbe in Richtung Brenneinsatz jeweils um soviel gekürzt sind, daß der dem Brenneinsatz am nächsten liegende Roststab mit der Oberkante der Brenngasauslaßö£fnung (ig) des Brennstoffbehälters (4) bündig ist.
12. 12. Wechselbrandkessel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen der Wärmetauscher (43) über, aber auf der, der Auslaßöffnung (AZ) des Brenneinsatzes (3) gegenüberliegenden Seite des Feuerraumes (e) angeordnet sind.