DE2634603C2

DE2634603C2 - Heizungs-Kessel

Info

Publication number: DE2634603C2
Application number: DE2634603A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Rheem Nederland Bv Haarlem Nl
Current assignee: Rheem Nederland Bv Haarlem Nl
Priority date: 1975-08-12
Filing date: 1976-07-31
Publication date: 1983-04-14
Also published as: BE844435A; NL7509618A; FR2321094B3; GB1502746A; DE7624201U1; NL158918B; DE2634603A1; CH616499A5; FR2321094A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Heizungskessel, mit einem Mantel, in dem über einer mit einem oder mehreren Gasbrennern versehenen Brennkammer ein mit dem Heizwasser-Vorlauf verbundener erster Wärmetauscher angeordnet ist, nach dem ein mit einem Abgasstutzen versehener Rauchgassammelkasten angeordnet ist, der einen mit dem Heizwasser-Rücklauf verbundenen zweiten Wärmetauscher aufweist.

Bei einer mit einem aus der DE-OS 22 27 754' bekannten Heizkessel dieser Art betriebenen Heizungsanlage wird der Schornsteinkanal auch während des Betriebes praktisch nicht warm. Infolgedessen bildet sich in diesem Kanal häufig Kondensat, das wieder in den Heizkessel zurückfließt, weil sich der zweite Wärmetauscher unmittelbar über der Brennkammer befindet. Das Kondensat ist verhältnismäßig aggressiv und daher für den Heizkessel schädlich. Der zweite ^b0 Wärmetauscher eihöht die Kondensatbildung, weil er die Abgase noch weiter abkühlt. Hinzu kommt, daß der Gasbrenner in Abhängigkeit von der Raumtemperatur häufig (durch einen Zweipunkt-Temperaturregler) ein- und ausgeschaltet wird. Nach dem Ausschalten erhöht sich die Kondensatbildung noch weiter.

Bei dem aus der DE-PS 8 61914 bekannten Heizkessel werden feste Brennstoffe verwendet, so daß der Brennvorgang nicht durch einen Zweipunkt-Temperaturregler unterbrochen werden kann, sondern in der Regel über eine längere Zeit aufrechterhalten wird. Der Mantel der Brennkammer bildet einen ersten Wärmetauscher. Ein zweiter, neben der Brennkammer angeordneter Wärmetauscher dient offenbar lediglich einer Nacherwärmung unter Nachverbrennung der aus der Brennkammer abströmenden Rauchgase, da dieser zweite Wärmetauscher durch die Konvektionsfläche des Kessels gebildet wird. Der längere Brennvorgang und die Nacherwärmung ergeben eine höhere Abgastemperatur und vermeiden weitgehend eine Kondensatbildung.

Die AT-PS 23 658 zeigt einen Heizkessel, der ebenfalls mit festen Brennstoffen betrieben wird und zvei im Rauchgassirom hintereinander angeordnete Wärmetauscher aufweist, von denen der zweite als Überhitzer wirkt. Nachdem das Rauchgas den ersten Wärmetauscher durchströmt hat, wird es durch einen Funkenfänger, der in der Mitte des zweiten Wärmetauschers sitzt, gegen dessen Überhitzerrohre geleitet. Auch bei diesem bekannten Heizkessel besteht wegen der hohen Abgastemperatur, die einerseits durch den Dauerbetrieb des Brenners und andererseits durch den Überhitzer bedingt ist, nicht in dem Maße die Gefahr einer Kondensatbildung wie bei einem gattungsgemäßen Heizkessel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heizkessel der gattungsgemäßen Art anzugeben, der bei höherem Wirkungsgrad eine Kondensatbildung, insbesondere im Schornsteinkanal, vermeidet.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Rauchgassammelkasten mindestens eine zwei in Verbindung stehenden Kammern gemeinsame wärmeleitfähige Begrenzungswand aufweist, daß der zweite Wärmetauscher an der Verbindungsstelle der beiden Kammern seitlich der Brennkammer angeordnet ist und daß die erste Kammer über den ersten Wärmetauscher mit der Brennkammer und die zweite Kammer mit dem Abgasstutzen verbunden ist.

Bei dieser Ausbildung liegt der zweite Wärmetauscher an einer Stelle, von der das Kondensat leicht abgeführt werden kann, ohne in die Brennkammer zurückzufließen. Gleichzeitig sorgt die Begrenzungswand dafür, daß der zweite Wärmetauscher vollständig im Abgasslrom des ersten Wärmetauschers liegt. Darüber hinaus bewirkt die Begrenzungswand einen Wärmeaustausch zwischen dem Rauchgasstrom vor dem zweiten Wärmetauscher und dem Rauchgasstrom hinter dem zweiten Wärmetauscher, nämlich über die Begrenzungswand selbst. Dadurch wird zum einen eine allzu starke Abkühlung des Rauchgases am Eingang des Schornsteinkanals vermieden und zum anderen ein besserer Zug mit entsprechend besserer Verbrennung bewirkt.

Ein weiterer Vorteil dieser Konstruktion ist, daß der dem zweiten Wärmetauscher zur Verfügung stehende Raum durch Änderung der Abmessung der Begrenzungswand leicht größer oder kleiner gemacht werden kann, wodurch nicht nur der zweite Wärmetauscher, sondern auch der Strömungswiderstand im Rauchgaskanal den normalen Betriebsumständen des Kessels leichter angepaßt werden können und weiter der zweite Wärmetauscher einfacher ausgeführt werden kann.

Es empfiehlt sich, den Heizkessel derart auszubilden, daß die Begrenzungswand horizontal oder im wesentlichen horizontal ausgebildet ist, daß neben der Brennkammer und dem ersten Wärmetauscher ein

zusätzlicher Raum innerhalb des Mantels angeordnet ist. in den der Rauchgassammeikasten hineinragt, und daß der zweite Wärmetauscher vertikal über diesem zusätzlichen Raum angeordnet ist.

Diese Ausbildung hat zum einen den vOrteil, daß die Durchtrittsöffnung für das aus dem ersten Wärmetauscher austretende Rauchgas in die erste Kammer des Rauchgassammeikastens sich nahezu über den ganzen horizontalen Querschnitt des ersten Wärmetauschers erstrecken kann, so daß diese Durchtrittsöffnung keinen zusätzlichen Widerstand im Wege des Rauchgases bildet. Zum anderen kann das sich an der Stelle des zweiten Wärmetauschers und hinter diesem bildende Kondensat leicht a>ts dem Rauchgassammeikasten zu einer sich im erwähnten zusätzlichen Raum befindenden Auffang- und Abführeinrichtung geleitet werden.

Sodann kann bei einem Heizungskessel, dessen Mantel im Horizontalquerschnitt als ungleichseitiges Rechteck ausgebildet ist, zur Erzielung eines optimalen Effektes der zusätzliche Ruum uno der zweite 2i.· Wärmetauscher längs einer der längere)? Wunde dvs Mantels angeordnet sein.

Sodann kann der Rauchgassammeikasten als separates Bauteil ausgebildet und verbindbar sein, so daß er auch nachträglich bei installierten Heizkesseln verschie- ->■> dencr Ausführungen angebracht werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch einen vertikalen Querschnitt eines Zentralhei zungskessels,

F i g. 2 schematisch einen vertikalen Längsschnitt des Kessels nach Fig. 1,und

F i g. 3 schematisch einen verrkalen Querschnitt eines gesonderten Rauchgassammeikastens für einen Kessel η nach F i g. 1 und 2.

In der Zeichnung ist 1 eine Brennkammer, in der zwei Gasbrenner 2 angeordnet sind. Über der Brennkammer 1 ist ein aus Gliedern bestehender Wärmetauscher 3 angeordnet, durch den einerseits das Rauchgas aus der Brennkammer 1 zwischen Noppen von unten nach oben, andererseits Heizwasser von vorn unten nach hinten oben strömen kann.

Auf dem Wärmetauscher 3 ist ein Rauchgassammelkasten 4 angeordnet, der durch eine Öffnung 5 seines ·>> Bodens an die Rauchgasräume des Wärmetauschers 3 angeschlossen ist und über eine Öffnung 6 mit einem Abgasstutzen 7 ihrer oberen Wand an einen Schornsteinkanal anüchließbar ist. Durch eine horizontale Begrenzungs- oder Scheidewand 8 ist der Raum innerhalb des Rauchgassammeikastens 4 in zwei außen um die Scheidewand herum miteinander in Verbindung stehende Kammern 9 und 10 unterteilt. Die Kammer 9 ist über die Öffnung 5 unmittelbar mit den Rauchgasräumen innerhalb des ersten Wärmetauschers 3 verbunden, und die Kammer 10 steht über die Öffnung 6 und den Abgasstutzen 7 unmittelbar mit dem Schornsteinkanal in Verbindung.

Im Kasten 4 ist an der Sielle der Öffnung am Rand der Begrenzungswand 8 zwischen den Kammern 9 und 10 t>o ein zweiter Wärmetauscher 11 angebracht, der zwischen der Heizwasser-Rücklaufleitung 112 und einer Leitung 13 mit einer Umwälzpumpe 14 liegt. Die Leitung 13 verbindet den zweiten Wärmetauscher 11 mit der Heizwasser-Zuführöffnung des ersten Wärme- ^h> tauschers 3. Die Abfuhröffnung des Wärmetauschers 3 ist an die Heizwasser·Vonauflekung 15 angeschlossen.

Der aus der Brennkammer 1, dem ersten Wärmetauscher 3 und dem Rauchgassammeikasten 4 mit dem zweiten Wärmetauscher 11 bestehende Kessel ist von einem Mantel 16 umgeben. Zwischen der Brennkammer 1 und dem ersten Wärmetauscher 3 einerseits und einer Seitenwand des Mantels 16 andererseits befindet sich ein zusätzlicher Raum 17, in dem Hilfsapparate untergebracht sein können. Der Rajchgassammelkasten 4 erstreckt sich auch bis über diesen Raum 17. Der zweite Wärmetauscher 11 befindet sich vertikal über dem zusätzlichen Raum 17, so daß sich die Öffnung 5 über die ganze Breite des ersten Wärmetauschers 3 erstrecken kann und das im zweiten Wärmetauscher 11 gebildete Kondensat leicht durch eine Leitung t8 zu einer Abfuhrleitung 19 oder einer anderen Abfuhr- und Au!fangsvorrichtung geführt werden kann.

Das in der Brennkammer 1 gebildete Rauchgas strömt durch den ersten Wärmetauscher 3. dann an der Begrenzungswand 8 entlang zum zweiten Wärmetauscher Il una von dort zum Scbornsieinkana). Obwohl der zweite Wärmetauscher 11 auch in der Heizwasser-Vorlaufieitung 15 liegen könnte, wird seine Anordnung in der Heizwasser-Rücklaufleitung 12 bevorzugt, da erst d;;nn die Temperaturdifferenz zwischen dem im ersten Wärmetauscher 3 bereits stark gekühlten Rauchgas und dein im äußeren Kreis gekühlten Heizwasser ausreichend ist, um das zurückfließende Heizwasser wirksam vorwärmen zu können. Durch den zweiten Wärmetauscher 11 kann dann eine Wirkungsgradverbesserung oder eine Brennstoffeinsparung von 10 bis 15% erreicht werden.

Wenn der verfügbare Raum dies gestattet und kein zu großer Widerstand im Wege des Rauchgascs zu befürchten ist. kann der Rauchgassammeikasten 4 durch mehrere Begrenzungs- oder Scheidewände in mehr als zwei in Reihe geschaltete Kammern unterteilt werden und der zweite Wärmetauscher aus mehreren Teilen bestehen, wobei jedes Mal ein solcher Austauscherteil an der Stelle und/oder in der Nähe der Stelle, wo zwei dieser Kammern unmittelbar miteinander in Verbindung stehen angeordnet ist.

In Fig. 3 ist ein gesonderter Rauchgassammeikasten 4,i mit einer Begrenzungs- oder Scheidewand 8;; und einem zweiten Wärmetauscher 11a dargestellt. Im Boden dieses gesonderten Kastens 4a befindet sich die Öffnung 5a zum Anschluß des Kastens an die Rauchgaskanäle innerhalb des ersten Wärmetauschers 3a, und in der oberen Wand des Kastens 4a ist die Öffnung 6a mit dem Abgasstutzen 7a zum Anschluß des Kastens an den Schornsteinkanal vorgesehen. Dieser Kasten mit dem zweiten Wärmetauscher kann in bekannten Zentralheizungskesseln angeordnet und z. B. mittels Bolzen oder selbstschneidender Schrauben auf dem ersten Wärmetauscher 3 (Fig. 1. 2) befestigt werden. Der zweite Wärmetauscher 11a muß dann Mittel, z. B. Rohrkupplungen, zum Anschluß desselben an den Heizwasserkreis aufweisen.

Wegen der ziemlich starken Abkühlung des Rauchgases und einer möglichen Kondensation, durch die aggressive Stoffe im Kasten 4 bzw. 4a gebildet werden können, empfiehlt es sich, den Rauchgassammeikasten 4, 4;i, die Begrenzungswand 8, 8« und den /weiten Wärmetauscher 11, 11a aus rostfreiem Stahl oder aus eii.ir anderen nicht- oder schwer korrodierbaren Metallegierung herzustellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche: 20

1. Heizungskessel, mit einem Mantel, in dem über einer mit einem oder mehreren Gasbrennern versehenen Brennkammer ein mit dem Heizwasser-Vorlauf verbundener erster Wärmetauscher angeordnet ist, nach dem ein mit einem Abgasstutzen versehener Rauchgassammeikasten angeordnet ist, der einen mit dem Heizwasser-Rücklauf verbundenen zweiten Wärmetauscher aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauchgassammelkasten (4) mindestens eine zwei in Verbindung stehenden Kammern (9,10) gemeinsame wärmeleitfähige Begrenzungswand (8) aufweist, daß der zweite Wärmetauscher (11) an der Verbindungsstel-Ie der beiden Kammern (9, 10) seitlich der Brennkammer (1) angeordnet ist und daß die erste Kammer (9) über den ersten Wärmetauscher (3) mit der Brennkammer (1) und die zweite Kammer (10) mit dem Abgasstutzen (7) verbunden ist.

2. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungswand (8) horizontal oder im wesentlichen horizontal ausgebildet ist, daß neben der Brennkammer (1) und dem ersten Wärmetauscher (3) ein zusätzlicher Raum (17) ²^ innerhalb des Mantels (16) angeordnet ist, in den der Rauchgassammelkasten (4) hineinragt, und daß der zweite Wärmetauscher (11) vertikal über diesem zusätzlichen Raum (17) angeordnet ist.

3. Heizungskessel nach Anspruch 2, bei dem der horizontale Querschnitt des Mantels als ungleichseitiges Rechteck ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Raum (17) und der zweite Wärmetauscher (11) längs einer der längeren Wände des Mantels (16) angeordnet sind. ^!i

4. Heizungskessel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauchgassammelkasten (4ajals separates Bauteil ausgebildet und verbindbar ist.