NL8201926A - Ketelinstallatie. - Google Patents

Description

* i- .·* NO 30680

Ketelinstallatie

De uitvinding heeft betrekking op een ketelinstallatie met een brander met een van een aandrijfmotor voorziene ventilator in de toe-voerleiding van de verbrandingslucht aan de ketel.

Een dergelijke ketelinstallatie is algemeen bekend. Bij deze beken-5 de ketelinstallaties vindt de aandrijving van de ventilator met behulp waarvan verbrandingslucht onder overdruk aan de verbrandingsruimte van de ketel wordt toegevoerd, plaats met behulp van een elektromotor. Hierbij treden grote verliezen op. Wanneer bijvoorbeeld voor het aandrijven van de ventilator de elektromotor een asvermogen dient te hebben 10 van 150 Kw dan is hiervoor, rekening houdend met het motorrendement, nodig een elektrisch vermogen van 163 Kw en dit betekent met een rendement van de elektrische centrale van 38%, dat hiervoor nodig zijn 429 Kw. Dit komt neer op een verlies van 429-150 = 279 Kw.

Doel van de uitvinding is nu een ketelinstallatie te verschaffen 15 met een zodanige aandrijving van de ventilator voor de verbrandingslucht dat minder energieverlies plaats vindt.

Dit doel wordt overeenkomstig de uitvinding in de eerste plaats bereikt doordat de aandrijfmotor van de ventilator een verbrandingsmotor is en middelen zijn aangebracht waarmee de verlieswarmte van de verbran-20 dingsmotor aan de ketel kan worden toegevoerd. Bij elke verbrandingsmotor treedt verlieswarmte op in het koelmedium en in de uitlaatleiding .

Deze verliezen zijn relatief hoog. Door nu volgens de uitvinding deze verlieswarmte toe te voeren aan de ketel, blijkt het mogelijk een ketelinstallatie te creëren met aanmerkelijk geringere verliezen. Bij een-25 zelfde asvermogen op de as voor het aandrijven van de ventilator van 150 Kw en een rendement van de verbrandingsmotorvan 33% is nodig een primair vermogen van 454 Kw.

Bij een verbrandingsmotor gaan echter, ongeveer 38% verloren in het koelwater, 24 % in de uitlaatgassen en nog iets door straling. Door deze 30 verliezen toe te voeren aan de ketel, kan een aanmerkelijke besparing worden bereikt alnaargelang de aard waarop de verlieswarmte wordt benut·

Zo kan men dit doen door in het voedingswatercircuit van de ketel een warmtewisselaar op temmen, die in uitwisseling is met die delen van 35 de motor waarin de verlieswarmte terecht komt. Deze warmtewisselaar waardoorheen het voedingswater stroomt kan dus in uitwisseling staan met de koelvloeistof van de verbrandingsmotor of met de langs de koelribben 8201926

\ -V

-2- van de motor strijkende koellucht. Bovendien is het mogelijk de uitlaatgassen door een deel van deze warmtewisselaar te laten strijken teneinde warmte aan het voedingswater af te staan. Denkbaar is ook dat het voe-dingswater zelf koelwater is voor de verbrandingsmotor. Het voedingswa-tercircuit is daarvoor zeer geschikt want het daardoorheen stromende wa-5 ter is onthard water.

De verbrandingsmotor is bij voorkeur opgenomen in een omkasting met zodanige plaatsing van de luchtinlaatopening ten opzichte van motor en ventilator, dat de door de ventilator aangezogen lucht warmte opneemt 10 van de motor en deze, althans ten dele, afvoert naar de ketel.

Bij een met vloeistof gekoelde verbrandingsmotor zal de lucht, die langs de motor strijkt, warmte opnemen door convectie en straling en wordt derhalve in voorverwarm de toestand aan de verbrandingsruimte van de ketel toegevoerd. Bij een met lucht gekoelde motor zal alle warmte, die 9 15 door de lucht wordt opgenomen, hetzij direkt door de ventilator aan de verbrandingsruimte van de ketel worden toegevoerd danwel daaraan worden toegevoerd nadat eerst een deel van die warmte via een warmtewisselaar is afgestaan aan het circuit van het voedingswater. Deze warmtewisselaar bevindt zich dan uiteraard, gezien in de stromingsrichting van de lucht, 20 bij voorkeur achter de motor.

De uitlaatleiding kan bij alle denkbare uitvoeringsvormen met uitzondering van die waarbij de uitlaatleiding de warmtewisselaar doorstroomt, rechtstreeks op de verbrandingsruimte van de ketel zijn aangesloten en aldaar zijn warmte afgeven.

25 Het beste effekt wordt bereikt met een watergekoelde gasmotor.

De uitvinding zal thans verder worden toegelicht aan de hand van twee schema's die in de figuren zijn getoond.

Fig. 1 toont schematisch de bestaande situatie.

Fig. 2 geeft schematisch het principe van de uitvinding weer.

30 In fig. 1 is de ketel aangeduid met 1 welke ketel is voorzien van een brander 2 en een ventilator 3 voor verbrandingslucht, welke ventilator wordt aangedreven door de elektromotor 4. Deze ventilator 3 zuigt lucht aan uit de omgeving en blaast die in de ketel.

Bij een benodigd vermogen van 150 Kw dient, gezien het rendement 35 van de elektromotor 4, via de leiding 5 elektrische energie ter hoogte van ongeveer 163 Kw te worden toegevoerd vanuit de elektrische centrale 6.

Wanneer dit een aardgascentrale is met een rendement van 38% dan is dus nodig dat voor deze taak wordt verbruikt een hoeveelheid energie aan 40 aardgas van 429Kw.

8201926 -3-

Dit betekent een energieverlies van 429-150 = 279 Kw.

In het voorbeeld volgens de uitvinding getoond in fig. 2 is de * ketel «eer aangeduid met 1, de brander met 2 en de luchttoevoer met de ventilator 3 en de leiding 3f. De ventilator 3 bevindt zich in een kast 5 7 waarin zich ook de schematisch aangeduide met aardgas aangedreven verbrandingsmotor 8 bevindt waaraan aardgas wordt toegevoerd via de leiding 9· Deze kast heeft een inlaatopening 10 waardoorheen de lucht binnenkomt die over de motor 8 strijkt en door de ventilator 3 via de leiding 3' aan de ketel 1 wordt toegevoerd.

10 In het voedingswatercircuit 11, 12 dat loopt naar de met 13 schema tisch aangeduide buizen in de ketel 1 bevindt zich een warmtewisselaar 15 waardoorheen enerzijds stroomt het water van het voedingscircuit 11,12,13 en anderzijds het koelwater van de verbrandingsmotor 8, zoals aangegeven met de toe- en afvoerleidingen 16, 15 en 17.

De uitlaatleiding van de motor is aangegeven bij 18 en deze mondt bij het weergegeven voorbeeld bij 19 rechtstreeks uit in de ketel.

Wanneer weer wordt uitgegaan van een verbruik van 150 Kw voor de toevoer van de verbrandingslucht en een rendement van de gasmotor van 20 33% dan is hiervoor nodig 454 Kw aan vermogen uit het toegevoerde aard gas. De warmte die de verbrandingsmotor overdraagt aan het koelwatercir— cuit 16, 17 en het voedingswatercircuit 11, 12, 13 wordt daaraan overgedragen in een mate, die ongeveer 38% van de door het aardgas toegevoerde energie bedraagt, dat wil zeggen 173 Kw. .

25 In de uitlaatgassen verdwijnt ongeveer 24% waarvan 15% bruikbaar is, hetgeen betekent 68 Kw. Verder wordt door straling nog ongeveer 23 Kw overgedragen aan de verbrandingslucht.

Dit betekent dus dat van de toegevoerde 454 Kw benut worden 150 + 173 + 68 + 23 414 Kw. Dit betekent dus een energieverlies van 454 -30 414 - 40 Kw.

In het vergelijkende voorbeeld betekent dit ten opzichte van de traditionele aandrijving met een elektromotor dat het verlies van 279 Kw is teruggebracht tot 40 Kw hetgeen een besparing betekent van 239 Kw.

Gaat men daarbij uit van bijvoorbeeld 6000 draaiuren per jaar dan 35 kan men op deze wijze ruim 163.000 ra^ aardgas per jaar besparen hetgeen in geld uitgedrukt betekent ongeveer ƒ 80.000.- per jaar, zodat bij een geschatte meerinvestering van ƒ 60.000.- het aandrijfsysteem volgens de uitvinding binnen een jaar is afbetaald.

Het zal duidelijk zijn dat de hierboven gegeven cijfers slechts 40 gelden voor een bepaalde uitvoeringsvorm. Anderzijds zal ook duidelijk zijn dat men ook bij minder efficiënte benutting van de 8201926 , - % -4- verlieswarmte van de verbrandingsmotor toch nog gemakkelijk een besparing kan krijgen.

Opgemerkt wordt nog, dat bij vergelijking van de aandrijving met een draaistroommotor met capaciteitsregeling op de ventilator de 5 uitvinding het voordeel biedt dat ook bij deellast het energetisch rendement constant blijft.

Bij lagere belasting hebben verbrandingsmotoren een lager asrendement. Dat betekent in het onderhavige geval, dat relatief meer primaire energie in warmte wordt omgezet.

8201926

Claims (9)

1. Ketelinstallatie met een brander met een van een aandrijfmotor voorziene ventilator in de toevoerleiding van de verbrandingslucht aan de ketel, met het kenmerk, dat de aandrijfmotor van de ventilator een verbrandingsmotor is en middelen zijn aangebracht waarmee de verlies- 5 warmte van de verbrandingsmotor aan de ketel kan worden toegevoerd.

2. Ketelinstallatie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in het voedingswatercircuit van de ketel een warmtewisselaar is opgenomen, die in uitwisseling is met die delen van de motor waarin de verlieswarm-te terecht komt. 10

3 . Ketelinstallatie volgens conclusie * , met het kenmerk, dat de motor een vloeistof gekoelde motor is en de warmtewisselaar in het koelcircuit van de motor is opgenomen respectievelijk daarvan deel uitmaakt·

4. Ketelinstallatie volgens conclusie 2 of. 3, met het kenmerk, dat 15 de uitlaatleiding van de verbrandingsmotor op de warmtewisselaar van het voedingswatercircuit is aangesloten.

5. Ketelinstallatie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de motor is opgenomen in een omkasting met zodanige plaatsing van de lucht-inlaatopening ten opzichte van motor en ventilator, dat de door de 20 ventilator aangezogen lucht warmte opneemt van de motor en deze, althans tendele, afvoert naar de ketel.

6. Ketelinstallatie volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de motor een luchtgekoelde motor is.

7. Ketelinstallatie volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de 25 warmtewisselaar, die deel uitmaakt van het voedingswatercircuit van de ketel is geplaatst in de luchtstroom, gezien in de stromingsrichting, achter de motor.

8. Ketelinstallatie volgens een of meer der voorgaande conclusies 1 t/m 3 respectievelijk 5 t/m 7, met het kenmerk, dat de uitlaatleiding 8201926 -6- Γ ^ van de verbrandingsmotor op de verbrandingsruimte van de ketel is aangesloten.

9. Ketelinstallatie volgens een of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de motor een watergekoelde gasmotor is. 8201926