DE3329777A1 - Heizungskessel fuer fluessige und gasfoermige brennstoffe - Google Patents

Description

• Heizungskessel für flüssige und gasförmige Brennstoffe.
• Die Erfindung betrifft einen Heizungskessel für flüssige und gasförmige Brennstoffe, mit einem zylindrischen Brenkammerrohr und einem dieses konzentrisch umgebenden Wasser mantel, dessen Innenwand zum Brennkammerrohr gerichtete, in Achsrichtung verlaufende Innenrippen aufweist, durch welche zwischen dem Brennkammerrohr und der Innenwand Heizgaszüge gebildet sind.
• Um Energie zu sparen werden Heizungskessel mit gleitender Temperatur betrieben, d.h. die Kesseltemperatur kann gleich der tatsächlichen Bedarfstemperatur sein. Bei derartigen Heizungskesseln für Tieftemperatur- oder Wiedertemperaturbetrieb mit Nachtabschaltung und/oder Sommer-Sparschaltng wird der Heizungskessel vielfach unter dem Taupunkt der Rauchgase betrieben. Hierbei fällt mehr oder weniger schädliches Kondensat an, welches in Werbindung mit Schefel zu Korrosionserscheinungen führen kann.
• Zur Vermeidung von durch Kondensat bedingte Korrosionserscheinungen ist ein Heizkessel der eingangs erwähnten Art bekannt (DE-GM 79 16 263) bei welchem durch besondere Ausgestaltung und Anordnung der Innenrippen das anfallende Kondensat sofort verdampft und mit den Rauchgasen in jen Schornstein abgeführt wird. Das Rauchgas kan aber bei einer bestimmten Temperatur auch nur eine bestimmte Wassermenge aufnehmen, was bedeutet, daß je nach Unterschreitung des Taupunktes die Abgastemperatur entsprechend hoch sein muß, oder daß bei einer niederen Abgastemperatur die Absenkung der Kesseltemperatur unter den Rauchyastaupunkt minimal sein kann. Außerdem können feuchte Schornsteine und Kaminversottung auftreten.
• Es sind auch Heizkessel bekannt, die aus korrosionsbeständigen Werkstoffen hergestellt sind, oder solche, die korro- sionsbeständig beschichtet werden. Der Nachteil dieser Heizkessel liegt in den hohen Herstellungskosten und in der notwendigen Beseitigung des anfallenden Kondensats.
• Korrosionabeständiger Werkstoff ist sehr teuer. Eine Beschichtung ist ebenfalls mit einem erhöhten Kostenaufwand verbunden und beeinträchtigt den Wärmeübergang, so daß größere Heizflächen erforderlich sind.
• Ferner sind Heizkessel bekannt, bei denen die Brennkammer aus verschiedenen Materialien besteht. Die heizgasberührte Fläche ist vorzugsweise aus Grauguß hergestellt, während die wasserberührte Seite aus Stahlblech gefertigt ist.
• Grauguß ist teuer und erfordert mehr Heizfläche. Außerdem können sich Abdichtungsprobleme wegen der verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten von Grauguß und Stahl ergeben.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heizungskesel der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der verhältnismäßig billig in der Herstellung ist und trotz verhältnismäßig niedriger Abgastemperatur beliebig lange im Taupunktbereich betrieben werden kann, ohne daß schädigendes Kondensat auftritt.
• Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der Wassermantel durch eine im wesentlichen zylindrische, zur Innenwand konzentrische Zwischenwand in einen inneren und einen äußeren Wasserrring unterteilt ist, daß der Kesselrücklaufstutzen in den äußeren Wasserring und der Kesselvorlaufstutzen in den inneren Wasserring mündet und daß die Zwischenwand mit mehreren gleichmäßig am Umfang verteilten Wasserdurchtrittsbohrungen versehen ist, die in überwiegender Anzahl und/oder Größe im kesselvorlaufseitigen Bereich der Zwischenwand angeordnet sind.
• Durch die Anordnung der mit Wasserdurchtrittsbohrungen versehenen, konzentrischen Zwischenwand wird der für Tieftemperatur-oder Niedertemperaturbetrieb geeignete Heizungskessel nicht wesentlich teuerer als bekannte Stahlheizungskessel, die für eine Kesseltemperatur von 65 bis 90°C bestimmt waren, wo Kondensatprobleme nicht auftraten.
• Obwohl der neue Heizungskessel mit einer sehr niedrigen Abgastemperatur von 130 bis 1600C beliebig lange im Taupunktbereich betrieben werden kann, tritt schädigendes Kondensat nicht auf. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Wassermantel durch die Zwischenwand in einen äußeren und einen inneren Wasserring unterteilt wird. Der an die Heizgaszüge angrenzende innere Wasserring bildet eine Zone warmen Wassers, die meistens in ihrer Temperatur über der Taupunkttemperatur des Rauchgases liegt. Wird dem Kesselwasser Wärme entzogen, dann strömt das kalte Kesselrücklaufwasser in den äußeren Wasserring und kann nicht direkt an die von Rauchgasen bestrichene Innenwand des Wassermantels gelangen. Das kalte Rücklaufwasser wird im äußeren Wasserring vorgewärmt und strömt dann erst durch die Wasserdurchtrittsbohrungen in den inneren Wasserrig, wo es sich mit dem dort befindlichen wärmeren Wasser vermischt. Da die Wassertemperatur im inneren Wasserring höher ist als die Kesselvorlauftemperatur, wird der Rauchgastaupunkt an der Innenwand des Wassermantels und an den Rippen kaum unterschritten. Beim Anheizen eines kalten Heizungskessels wird der innere Wasserring sehr schnell aufgeheizt, so daß nur eine minimale Rauchgastemperaturunterschreitung und Kondensatbildung stattfindet. Das entstehende Kondensat wird jedoch durch die heißen Rippen sofort verdampft und vom Rauchgas auch bei niederen Temperaturen voll aufgenommen. Versuche haben gezeigt, daß bei einem Heizungskessel der erfindingsgemäßen Art mit ca.
• 25 KW Nennleistung und ca. 40 Liter Kesselwasserinhalt bei einer Rücklauftemperatur von 10°C, einer Vorlauftemperatur von 240C und einer Abgastemperatur von 1300C im Dauerbetrieb über eine Stunde lang kein Kondensat und auch kein erhöhter Wasserdampf in den Abgasen festgestellt werden konnte.
• Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des neuen Heizungskessels besteht darin, daß die Achse des Brennkammerrohres vertikal angeordnet ist, der Kesselrücklaufstutzen im unteren Bereich des äußeren Wasserringes und der Kesselvorlaufstutzen im oberen Bereich des inneren Wasserrringes vorgesehen sind und daß die Wasserdurchtrittsbohrungen in überwiegender Anzahl und/oder Größe im oberen Bereich der Zwischenwand angeordnet sind. Durch die vertikale Anordnung des Brennkammerrohres verläuft auch die Achse des Wassermantels und der Zwischenwand vertikal. Es wird hiermit erreicht, daß das Wasser im inneren Wasserring am gesamten Umfang gleichmäßig erwärmt wird und auch das Kesselrücklaufwasser am gesamten Umfang der Zwischenwand gleichmäßig vom äußeren Wasserring in den inneren Wasserring überströmt. Durch die vertikale Anordnung de Brennkammer werden auch die Innenrippen rasch und gleichmäßig erwärmt.
• Vorteilhaft erfolgt die Ausgestaltung so, daß der Öl- oder Gasbrenner am oberen Ende des Heizungskessels angeordnet ist, daß die Brennkammer am unteren Ende geschlossen ist, daß am oberen Ende der Brennkammer eine Umlenkkammer vorgesehen ist und daß der Abgasstutzen am unteren Ende des Heizungskessels angeordnet ist. Diese Anordnung erbringt einen besseren Wärmeübergang und niedrige Abgastemperatur bei geringer Heizfläche, keine Rußansammlungen, leichte Reinigung und weniger Abkühlung durch den Kaminzug.
• Die Erfindung ist in folgendem, anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
• Es zeigen: Figur 1 einen schematischen vertikalen Axialschnitt des neuen Heizungskessels nach der Linie I-I der Fig.2, Figur 2 einen Querschnitt desselben nach der Linie II-II der Fig. 1.
• In der Zeichnung ist mit 1 ein Heizkessel bezeichnet, dessen Brennkammer 2 zylindrisch ausgebildet ist, wobei die Zylinderachse A vertikal verläuft. Die Brennkammer 2 ist von einem zylindrischen Brennkammerrohr 3 umschlossen.
• Nach unten ist die Brennkammer durch einen Isoliersteiri 4 verschlossen. Am oberen Ende des Heizungskessels 1 ist ein öl- oder gasbetriebener Brenner 5 angeordnet.
• Konzentrisch zu dem Brennkammerrohr 3 ist ein Wassermantel 6 vorgesehen. Die zum Brennkammerrohr 3 konzentrische Innenwand 7 des Wassermantels ist mit einer Vielzahl war nach innen gerichteten, in Achsrichtung verlaufenden Innenrippen 8 versehen, durch welche zwischen dem Brennkammerrohr 3 und der Innenwand 7 Heizgaszüge 9 gebildet sind. Außen ist der Heizungskessel 1 in üblicher Weise mit einer Isolierung 10 versehen. Die vom Brenner 5 erhizten Rauchgase werden am unteren Ende der Brennkammer 3 umgelenkt, strömen an der Innenseite des Brennkammerrohres nach oben und werden in der am oberen Ende der Brennkammer 2 vorgesehenen Umlenkkammer 2a erneut umgelenkt, so daß sie dann in den Heizgaszügen 9 nach unten strömen.
• Durch einen am unteren Ende des Heizungskessels 1 vorgesehenen Abgasstutzen 11 strömen dann die Rauchgase mit einer Temperatur von ca. 1300 bis 1600 in den Kamin. Unterhalb des Brennkammerrohres kann gegebenenfalls auch noch ein Kondensatauffangtopf 7 für gelegentlich auftretendes Kondensat angeordnet sein.
• Der Wassermantel 6 ist durch eine konzentrisch zu der Innenwand 7 bzw. dem Brennkammerrohr 3 verlaufende, im wesentlichen zylindrische Innenwand 13 in einen äußeren Wasserrring 14 und einen inneren Wasserring 15 unterteilt.
• Zur Verbindung zwischen dem äußeren Wasserring 14 und dem inneren Wasserring 15 sind je nach Kesselgröße mehr oder weniger Wasserdurchtrittsbohrungen 16 vorgesehen, die gleichmäßig am Umfang der Zwischenwand 13 verteilt sind. Die Mehrzahl der Wasserdurchtrittsbohrungen ist vorzugsweise im oberen Teil der Zwischenwand 13 angeordnet. Der Kesselrücklaufstutzen 17 mündet im unteren Bereich des Wassermantels 6 in den äußeren Wasserring 14, während der Kesselvorlaufstutzen 18 im oberen Bereich des Wassermantels 6 an den inneren Wasserring 15 angeschlossen ist.
• Beim Anheizen des noch kalten Heizungskessels wird der innere Wasserring 15 sehr schnell aufgeheizt, während der äußere Wasserring als Puffer wirkt und mit Verzögeruny nachgeheizt wird. Wird dem Heizungskessel Wärme entzogen, dann kann das kalte Kesselrücklaufwasser nicht direkt auf die Innenwand 7 gelangen, sondern es wird in dem äußeren Wasserring 14 etwas vorgewärmt und dann durch die Wasserdurchtrittsbohrungen 16 in der Zwischenwand 13 dosiert dem wärmeren Wasser im inneren Wasserring 15 beigemischt. Da die Wassertemperatur im inneren Wasserring 15 höher ist als die Kesselvorlauftemperatur, wird der Rauchgastaupunkt kaum unterschritten. Bei extrem kalter Kesselrücklauftemperatur findet nur eine minimale Rauchgastaupunktunterschreitung statt und das dadurch entstehende Kondensat wird durch die heißen Rippen sofort verdampft und vom Abgas auch bei einer niederen Temperatur voll aufgenommen.
• - Leereite -

Claims (3)

1. Ansprüche 1. Heizungskessel für flüssige und gasförmige Brennstoffe, mit einem zylindrischen Brennkammerrohr und einem dieses konzentrisch umgebenden Wassermantel, dessen Innenwand zum Brennkammerrohr gerichtete, in Achsrinhtung verlaufende Innenrippen aufweist, durch welche zwischen dem Brennkammerrohr und der Innenwand Heizgaszüge gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassermantel (6) durch eine im wesentlichen zylindrische, zur Innenwand (7) konzentrische Zwischenwand (13) in einem inneren und einem äußeren Wasserring (14,1) unterteilt ist, daß der Kesselrücklaufstutzen (17) in dem äußeren Wasserring (14) und der Kesselvorlaufstutzen (1kl) in dem inneren Wasserring (15) mündet und daß die Zwischenwand (13) mit mehreren gleichmäßig am Umfang verteilten Wasserdurchtrittsbohrungen (16) versehen ist, die in überwiegender Anzahl und/oder Größe im kesselvorlaufseitigen Bereich der Zwischenwand (13) angeordnet sind.
2. 2. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (A) des Brennkammerrohres (3) vertikal angeordnet ist, der Kesselrücklaufstutzen (17) im unteren Bereich des äußeren Wasserringes (14) und der Kesselvorlaufstutzen (18) im oberen Bereich des inneren Wasserrringes (15) vorgesehen sind und daß die Wasserdurchtrittsbohrungen (16) in überwiegender Anzahl und/ oder Große im oberen Bereich der Zwischenwand (13) angeordnet sind.
3. 3. Heizungskessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Öl- oder Gasbrenner (5) am oberen Ende des Heizungskessels (1) angeordnet ist, daß die Brennkammer (2) am unteren Ende geschlossen ist, daß am oberen Ende der Brennkammer (2) eine Umlenkkammer (2a) vorge- sehen ist und daß der Abgasstutzen (11) am unteren Ende des Heizungskessels (1) angeordnet ist.