AT403840B - Brennwertkessel - Google Patents

Description

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Minimal-sollen die vorgeschriebenen Abgasgrenzwerte eingehalten werden. 



   Diese Aufgabe wird bei einem Heizkessel nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1 mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. 



   Die gegen den Durchtritt der Rauchgase abgedichtete Rohrwendel im Feuerraum ergibt einen kompakte Aufbau und vermeidet Bereiche, in denen Kondensatbildung zur Korrosion führen kann. 



   Die Verwendung einer Umlenkplatte zur Heranführung der Rauchgase an den unteren Teil der Rohrwendel dient dem gleichen Zweck und verbessert zusätzlich die Wärmeaufnahme durch vergrösserte Konvektion. 



   Die von den Rauchgasen angeströmte Umlenkplatte bildet einen Wärmespeicher, der vor Kondensatbildung. insbesonders beim Stillstand, schützt. 



   Der eng anschliessend eingebaute Wärmeaustauscher ermöglicht einen kurzen Rauchgasweg und 
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 Umlenkplatte und damit die symmetrische Anordnung eines Unterzuges vorteilhaft, wegen der gleichmässigen Beaufschlagung mit den Rauchgasen, wobei die Umlenkplatte zusätzlich noch von unten erwärmt wird. 



   Je nach Bauweise des Wärmeaustauschers und um Raum für dessen Wärmeausdehnung vorzusehen, ist ein vorgeordneter Zug für die Rauchgasführung günstig. 



   Die Herstellung der Umlenkplatte aus entsprechend standfestem Material ist für die Benutzungsdauer von Vorteil, während die Herstellung eines gleichförmigen Ringspaltes für die gleichmässige Belastung der Rohrwendel und auch des Wärmeaustauschers wichtig ist. 



   Die Anbringung einer Vertiefung in der Umlenkplatte vermeidet Störungen durch Russbildung und Verschmutzung, insbesonders im Wärmeaustauscher. 



   Durch die nach aussen abgedichtete Ausführung der Rohrwendel wird ein abgedichteter Feuerraum geschaffen, bei dem der Austritt von Rauchgasen oder der Zutritt von Falschluft vermieden wird ; keramisches Feuchtfaservlies ist dafür wegen seiner guten mechanischen Anpassbarkeit bei der Verarbeitung und wegen seiner guten Abdichtungseigenschaften nach der Verfestigung ein idealer Werkstoff. 



   Die Führung des flüssigen Wärmemediums in der Rohrwendel von unten nach oben, also im Gegenstrom zu den Rauchgasen, ergibt einen besonders guten Wirkungsgrad bei der Warmeübertragung. 



   Die Rohrwendel ist in sehr einfacher Weise auf feuerfesten Tragplatten aufgesetzt, unter Zwischenlage des vorgenannten Materials zur Abdichtung. 



  Die Verbesserung des Wärmeüberganges auf das Heizmedium in der Rohrwendel geschieht durch Verwendung eines entsprechend gut wärmeleitenden und korrosionsfesten Materials, welches für die Länge der   Gebrauchszelt   wichtig ist. 



   Ein Kondensatsammler aus Kunststoff mit einem angesetzten Trichter, der über den gesamten Querschnitt des Wärmeaustauschers reicht, für die Ableitung der Rauchgase und des ablaufenden Kondensates ist günstig herzustellen, korrosionsbeständig, einfach in der Montage und gut abzudichten. 



   Die Verwendung eines   Hochleistungswärmeaustauschers   aus besonders korrosionsbeständigem und temperaturbeständigem Material mit gleichzeitig grosser Wärmeaustauschfläche und hoher Wärmedurchgangzahl   ermöglicht   durch die gennge Grösse des Wärmeaustauschers eine sehr kompakte Bauweise des Heizkessels. 



   Für die Anbringung der   Rücklauf- und Verbindungsleitungen   für das flüssige Heizmedium des Wärmeaustauschers ist die Anwendung besonderer Verteilerstücke aus Gussmaterial an den Austrittsflächen der   Flüssigkeitskanäle   des Wärmeaustauschers eine besonders einfache Lösung und die Verwendung leistungsfähiger Dichtungen und durch Zusammenspannen mittels Ankerschrauben entsteht eine besonders zuverlässige Verbindung. 



   Wichtig ist bei der Anbringung des Wärmeaustauschers in den Tragplatten des Heizungskessels die Abdichtung um Abströmen von Rauchgasen durch die Isolation des Heizkessels dauerhaft zu verhindern. 



   Besonders einfach ist die Montage des Kondensatableiters In einem vorbereiteten Schacht der Tragplatten. 



   Die Ausnutzung der Rauchgase kann durch Einschaltung eines Luftvorwärmers zwischen Kondensatsammler und Rauchfang noch verbessert werden, dessen Kondensat ebenfalls in den Kondensatsammler aufgefangen und von dort einer gemeinsamen Nachbehandlung zugeführt wird. 



   Zur dichten Ausführung des Feuerraums gehört es, dass die Rohrwendel nach oben von einer
Deckplatte, unter Zwischenlage von feuerbeständigem   Dichtungsmatenal,   wie einer Faservliesplatte, abgedeckt ist und mit Ankerstangen gegen das Heizkesselgerüst zusammengespannt ist, die einfach zu lösen sind und dadurch eine einfache Demontage des Heizkessels erlauben. 



   Von Vorteil ist die Modulbauweise der einzelnen Bauteile des Heizkessels für einen einfachen Austausch der einzelnen Bauteile. 

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   Die Erfindung wird anhand der Zeichnung eines Ausführungsbeispieles beschrieben. 



   Es zeigen :
Fig. 1 einen Vertikalschnitt mittig durch den   Brennwertkessel, Rücktauf-, Verbindungs-u. Vorlauflei-   tungen ungeschnitten wiedergegeben, schematisch ;
Flg. 2 eine Schrägansicht des Hochwärmeaustauschers mit den Anschlussstellen an den Verteilerstük- ken, schematisiert. 



   Ein Brennwertkessel weist einen stehenden, zylindnschen Feuerraum 1 auf, der von einer dicht an dicht gewickelten Rohrwendel 3 aus Kupferrohr gebildet ist, in den ein Gebläsebrenner 2 nach unten brennend eingesetzt ist. 



  Der untere Teil 4 der Rohrwendel 3 ist mit einer Umlenkplatte 5 aus feuerbeständigem, kermaischen Material, insbesonders einem Keramikfaser-Verbundwerkstoff hergestellt, zwischen deren Umfang 8 und der Rohrwendel 3 ein gleichförmiger Ringspalt 6 für den Durchtritt der Rauchgase freigelassen ist. 



   Die Umlenkplatte 5 steht mit mehreren Abstandshaltern 7 auf einer Tragplatte 16, und bildet dadurch einen Unterzug 17 an dem ein mittig angeordneter, nach unten gerichteteter Zug 9 anschliesst. 



   Die Umlenkplatte 5 ist mit einer grossflächigen Vertiefung 41 versehen, die zum Umfang 8 hin einen Rand bildet und die zum Auffangen von gegebenenfalls abtropfendem, flüssigem Brennstoff dient und mit der Verschmutzungen oder Verrussungen, insbesonders des Wärmeaustauschers 10, vermieden werden. 



   Auf der festen, wärmedämmenden Tragplatte 16 ist die Rohrwendel 3 unter Zwischenlage einer dichtenden, feuerfesten Wärmedeämmschicht 15'aufgesetzt. Mit dieser Wärmedämmschicht 15'ist auch der Unterzug 17 und der nach unten führende Zug 9 ausgekleidet ; sie besteht aus einem keramischen Feuchtfaservlies. 



   An der Aussenseite Ist die Rohrwendel 3 ebenfalls mit einer dichtenden feuerfesten Wärmedämmschicht 15 aus dem vorher erwähnten Material abgedichtet und isoliert. 



   An den nach unten gerichteten Zug 9 schliesst weiter nach unten ein Wärmeaustauscher 10 an, der als keramischer   Hochleistungswärmeaustauscherausgebildet   ist mit einem dünnen Wandmaterial aus sehr gut Wärme leitendem und korrosionsbeständigem Werkstoff,   z. B.   aus Si-SiC. 



  Dieser Wärmeaustauscher weist eine Vielzahl von   Kanälen   für das flüssige Heizmedium und für die Rauchgase auf, in denen diese in Gleich-Kreuzstrom oder teilweise auch im Gegenstrom geführt sind. 



   Der Wärmeaustauscher 10 ist nach oben und nach unten zwischen den Tragplatten 16 des Heizkessels mit   Isolationsplatten 19'aus Mineralfaservlies   abgedichet. 



   Die Zuleitung   33'und   die Ableitung 33 des flüssigen Heizmediums, insbesonders Wasser, erfolgt an an gegenüberliegenden Seiten des Wärmeaustauschers 10 angeordneten   Verteilerstücken 14'und   14, die miteinander über Ankerschrauben 40, die durch Bohrungen 39 hindurchgeführt und in Gewindebohrungen 39 der   Verteilerstücke 14'und   14 verschraubt und dadurch zusammengespannt sind. 



   Dabei ist das   Verteilerstück 14'über   den Anschluss   33'mit   der Rücklaufleitung 21 des Heizkessels verschraubt und das andere   Verteilerstück   14 ist über den Anschluss 33 mit der Verbindungsleitung 29 verschraubt, die mit dem unteren Ende der Rohrwendel 3 verbunden ist. 



   Das flüssige Heizmedium strömt dabei über den Verteilerkanal 34 im   Verteilerstück   14 durch die Flüssigkeitskanäle 38 des Wärmeaustauschers 10 und die   Umlenkkanäle   35 in den Verteilerstücken 14 und   14'hindurch,   die jeweils mit in Dichtungsnuten 36 eingelegten Silikondichtungen abgedichtet sind. Die Rauchgase 20 strömen durch Rauchgaskanäle 37 des Wärmeaustauschers 10 und gelangen, unter den Taupunkt   abgekühlt,   durch den Flanschtrichter 18 in den Kondensatableiter 11. 



   Aus dem rohrförmigen Kondensatsammler 11 strömen die Rauchgase 20 durch einen Luftvorwärmer 12 für die Verbrennungsluft 28 des   Gebläsebrenners   2 und von dort in den Rauchfang, während die Verbrennungsluft 28 am oberen Ende des Luftvorwärmers 12 durch die Entrittsöffnung 42 zwischen dem Innenrohr und dem Aussenrohr einströmt. 



   Das aus dem Wärmeaustauscher 10 und dem Rauchfang ablaufende Kondensat gelangt in den Kondensatsammler 11 und über einen Kondensatableiter 32 in eine   Adsorbtions- und Ionenaustauschsäule   (nicht dargestellt). 



   An dem oberen Ende der Rohrwendel 3 ist die Vorlaufleitung 13 nach aussen geführt. Die Rohrwendel 3 ist gegen eine aufliegende Deckplatte 23 des Feuerraumes 1 mit einer Isolations-Dichtungsplatte 19 aus Mineralfaservlies abgedichtet. 



   Die Deckplatte 23 ist von einer Abdeckplatte 27 aus Stahl überlagert und mit dieser gegen das Heizungsgerüst 22 mit Hilfe von Ankerstangen 26 und Verschraubungen 31 zusammengespannt. 



   In der Deckplatte 23 und der Abdeckplatte 27 ist eine Öffnung 24 für das Brennerrohr 25 des   Gebläsebrenners   2 vorgesehen. 



   Die Aussenisolation 30 des Heizkessels ist zwischen der Deckplatte 23 und den Tragplatten 16 eingesetzt.

Claims (16)

1. Patentansprüche 1. Brennwertkessei mit einem stehenden Feuerraum, in den ein Gebläsebrenner, von oben nach unten brennend, eingesetzt ist, wobei der Feuerraum von einer gekühlten Wand umgeben ist und an den in Strömungsrichtung der Rauchgase, nach unten zu ein Wärmeaustauscher anschliesst, in den die Rauchgase aus dem Feuerraum übertreten und in dem diese weiter abgekühlt und in den Rauchfang abgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuerraum (1) von einer Rohrschlange aus wenigstens einer, im wesentlichen dicht an dicht aneinander liegenden, Rohrwendel (3) gebildet ist, an deren unteren Ende, im unteren Teil (4) der Feuerraum (1) von einer Umlenkplatte (5) teilweise nach unten zu abgeschlossen ist, zwischen deren Umfang (8) und der Rohrwendel (3) ein Ringspalt (6) frei gelassen ist, durch den die Rauchgase (20) in einen, unterhalb der Umlenkplatte (5)

   vorgesehenen Unterzug (17) und dann in den, aus keramischem Werkstoff bestehenden Wärmeaustauscher (10) übertreten, aus dem das bei Abkühlung der Rauchgase (20) bis unter den Taupunkt gebildete Kondensat in einen darunterliegenden Kondensatsammler (11) abfliesst.
2. 2. Brennwertkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Unterzug (17) ein unmittelbar dem Wärmeaustauscher (10) vorgeordneter Zug (9), vorzugsweise koaxial zur Umlenkplatte (5) angeordnet, eingebaut ist.
3. 3. Brennwertkesse ! nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkplat- te (5), die aus feuerbeständigem, insbesonders aus keramischem Matenal und vorzugsweise aus einem Mineratfaser-Verbundwerkstoff, besteht und in der Draufsicht vorzugsweise kreisförmig, einen gleichför- migen Ringspalt (6) zur Rohrwendel (3) hin bildend, geformt ist, auf einem, vorzugsweise mehreren, Abstandshaltern (7), im wesentlichen koaxial zum zylindrischen Feuerraum (1), einen Unterzug (17) frei lassend, aufgestellt ist.
4. 4. Brennwertkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Umlenk- platte (5) an der Oberseite eine koaxiale, vorzugsweise grossflächige, muldenförmige Vertiefung (41) eingearbeitet ist.
5. 5. Brennwertkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Rohrwendel (3) an ihrem äusseren Umfang mit einer dichtenden, feuerfesten Dämmschicht (15), insbesonders aus keramischem Feuchtfaservlies hergestellt, umgeben ist.
6. 6. Brennwertkessel nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Rohrwendel (3) einen zylindrischen Feuerraum (1) begrenzt und an ihrem oberen Ende aus dem Heizkessel heraus als Vorlaufleitung (13) geführt ist und an ihrem unteren Ende, vorzugsweise über eine Verbindungsleitung (29), an ein Verteilerstück (14') des Wärmeaustauschers (10) für die Abfüh- rung des Wärmeübertragungsmittels aus diesem angeschlossen ist.
7. 7. Brennwertkessel nach Anspruch 1,5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwendel (3) auf wenigstens einer, wärmedämmenden, wärmefesten Tragplatte (16) aufsitzt, die gegen den Feuerraum (1) hin mit einer dichtenden, feuerfesten Wärmedämmschicht (15'), insbesonders aus keramischem Feuchtfaservlies bedeckt und abgedichtet ist.
8. 8. Brennwertkesset nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmefeste Tragplatte (16) im Bereich des Unterzuges (17) mit der dichtenden, feuerfesten Wärmedämmschicht (15') aus kerami- schem Feuchtfaservlies bedeckt und vorzugsweise zusätzlich der dem Wärmeaustauscher (10) vorge- ordnete Zug (9) der Rauchgase (20) damit ausgekleidet ist.
9. 9. Brennwertkessel nach einem der Ansprüche 1, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwen- del (3) aus einem die Wärme möglichst gut leitenden Werkstoff besteht, vorzugsweise aus einem möglichst dünnwandigen, zunder-und korrosionsbeständigem Material, wie insbesonders aus Chrom- Nickel legiertem Stahl oder Kupfer.
10. 10. Brennwertkessel nach einem der Ansprüche 1,2, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Wärmeaustauschers (10) ein in den vorzugsweise rohrförmig ausgebildeten Kondensatsammler (11) leitender Flanschtrichter (18) anschliesst, dessen Flansch gegen den Wärmeaustauscher (10) <Desc/Clms Page number 5> abgedichtet ist und in den das Kondensat aus dem Wärmeaustauscher (10) und aus dem Rauchfang abgeleitet wird.
11. 11. Brennwertkessel nach einem der Ansprüche 1,2, 6 oder 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in EMI5.1 Wandung aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff, insbesonders im wesentlichen aus Si/SiC, besteht und mit grosser Wärmeaustauschfläche und hoher Wärmedurchgangszahl, bei im Vergleich zum Feuerraum gleichzeitig, vorzugsweise wesentlich, geringerer Baugrösse ausgebildet ist.
12. 12. Brennwertkessel nach einem der Ansprüche 1, 2, 6 oder 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Wärmeaustauscher (10) für das flüssige Wärmeübertragungsmittel seitlich zwei Verteilerstücke (14, 14'), für die Abfuhr und die Zufuhr des flüssigen Wärmeübertragungsmittels dichtend, mit dem Wärmeaustauscher (10) zusammengespannt sind, wobei das Verteiterstück (14) mit der Rohrwendel (3) und das Verteilerstück (14') mit der Rücklaufleitung (21) des Heizkessels verbunden ist.
13. 13. Brennwertkessel nach einem der Ansprüche 1, 2, 6 oder 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustauscher (10) in die Tragplatten (16) dichtend eingesetzt ist und insbesonders mit einer Isolations- und Dichtungsplatte (19'), vorzugsweise aus keramischem Faservlies hergestellt, abgedichtet ist.
14. 14. Brennwertkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der, insbeson- ders aus Kunststoff hergestellte, Kondensatsammler (11) mit dem Flanschtrichter (18) an den Wärme- austauscher (10) unter Zwischenlage einer Isolations- und Dichtungsplatte (19'), vorzugsweise aus keramischem Faservlies hergestellt, anschliesst, wobei der Kondensatsammler (11) in einen Schacht der Tragplatten (16), die auf dem Heizkesseigerüst (22) auflagern, eingeschoben ist und vorzugsweise mit einem Luftvorwärmer (12) für die Verbrennungsluft (28) des Gebläsebrenners (2) verbunden ist.
15. 15. Brennwertkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuerraum (1) nach oben zu mit einer wärmedämmenden, feuerbeständigen Deckplatte (23) abgedeckt ist, die gegen die Rohrwendel (3) mit einer Isolations- und Dichtungsplatte (19), vorzugsweise aus kerami- schem Faservlies hergestellt, abgedichtet ist und von einer Abdeckplatte (27) aus Stahl überlagert ist, in die eine Öffnung (24) für das Brennerrohr (25), des Gebläsebrenners (2) eingearbeitet ist, wobei die Abdeckplatte (27) mit dem Heizkesselgerüst (22) über Ankerstangen (26) und Verschraubungen (31) zusammengespannt ist.
16. 16. Brennwertkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die wesentlichen Bauteile des Heizkessels, insbesonders die Rohrwendel (3), die Umlenkplatte (5), der Wärmeaustau- scher (10) und der Kondensatsammler (11) als getrennte und lösbar verbindbare Baueinheiten ausge- bildet sind und ebenso wie das Heizkesselgerüst (22), die Tragplatten (16) und die Deckplatte (23) nach Entfernen der Verkleidung und Lösen der Verschraubungen (31) der Ankerstangen (26) und erforderli- chenfalls der Lösung der entsprechenden Rohrverbindungen ohne besonderen Aufwand demontierbar und austauschbar sind.