DE2851206A1 - METHOD AND INSTALLATION FOR THE USE OF HOT EXHAUST GAS FROM HEAT GENERATORS - Google Patents
METHOD AND INSTALLATION FOR THE USE OF HOT EXHAUST GAS FROM HEAT GENERATORSInfo
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Description
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■.'■-/, 24. Nov. 1978■. '■ - /, Nov. 24, 1978
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Belegexemplar ISpecimen copy I
Fröling GmbH & Co. Kessel-ApparatebauFroling GmbH & Co. Boiler apparatus construction
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Verfahren und Anlage zur Nutzung der heißen Abgase von Wärmeerzeugern H Process and system for using the hot exhaust gases from heat generators H
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung der heißen Abgase eines brennstoffbefeuerten, zumindest teilweise zur Erwärmung von umlaufendem Heizwasser dienenden Wärmeerzeugers, wobei mit den heißen Abgasen das Heizungsrücklaufwasser vorge-The invention relates to a method for using the hot exhaust gases of a fuel-fired, at least partially for Heating of circulating heating water serving heat generator, whereby the heating return water is supplied with the hot flue gases
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wärmt wird, sowie eine Heizungsanlage zur Durchführung des Verfahrens.is warmed, as well as a heating system to carry out the Procedure.
Zur Nutzung von heißen Abgasen ist die Verwendung eines Abhitzekessels "bekannt, der einem Wärmeerzeuger nachgeschaltet und mit dessen Abgasen beaufschlagt wird. Die Mehrzahl der üblichen Wärmeerzeuger können mit Vollast und Teillast gefahren werden, wobei den Brennern bedarfsabhängige Brennstoffmengen zugeführt werden. In Abhängigkeit von dem Jeweiligen Betriebszustand entstehen dabei unterschiedliche Abgasmengen mit teilweise unterschiedlich hohen Temperaturen. Im Teillastbetrieb kommt es daher häufig vor, daß im Kamin der Taupunkt unterschritten wird, so daß schädliche Kondensationserscheinungen auftreten können.To use hot exhaust gases, it is known to use a waste heat boiler, which is connected downstream of a heat generator and its exhaust gases are acted upon. The majority of the usual heat generators can operate with full load and part load be driven, the burners being supplied with fuel quantities depending on requirements. Depending on the Depending on the operating status, different amounts of exhaust gas with sometimes differently high temperatures arise. In partial load operation it therefore often happens that in the chimney the dew point is not reached, so that harmful condensation phenomena can occur.
In anderen bekannten Anlagen ist bereits versucht worden, die unterschiedlichen Abgasmengen dadurch auszugleichen, daß in den Abgasweg Bypaßleltungen eingebaut werden. Abgesehen davon, daß bei diesen Anlagen die Abgase nicht mehr hundertprozentig ausgenutzt werden können, stellt das Bypaßleitungssystem einen erheblichen vorrichtungstechnischen Aufwand dar und führt zu wechselndem Druck in der Abgasleitung.In other known systems, attempts have already been made to compensate for the different amounts of exhaust gas in that in the Exhaust gas bypass lines are installed. Apart from the fact that in these systems the exhaust gases are no longer fully exploited can be, the bypass line system represents a considerable outlay in terms of device technology and leads to changing pressure in the exhaust pipe.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Nutzung der heißen Abgase von Wärmeerzeugern in einem Heizungskreislauf zu schaffen, das mit geringem vorrichtungstechnischem The invention is based on the object of creating a method for using the hot exhaust gases from heat generators in a heating circuit, which with little device technology
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Aufwand auskommt, eine optimale Nutzung der Abgase ermöglicht und die Gefahr einer Taupunktunterschreitung im Kamin weitestgehend ausschließt.Effort is sufficient, enables optimal use of the exhaust gases and the risk of falling below the dew point in the chimney as far as possible excludes.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Teilstrom aus dem Heizungsrücklaufwasser abgezweigt, durch die Gesamtheit der aus dem Wärmeerzeuger kommenden Abgase durch Wärmeaustausch aufgeheizt und vor dem Wärmeerzeuger wieder mit dem übrigen Heizungsrücklaufwasser vereinigt wird und daß die Menge des abgezweigten Teilstroms in Abhängigkeit von der Kaminaustrittstemperatur der Abgase in der Weise gesteuert wird, daß die Abgastemperatur immer oberhalb des Taupunktes liegt.According to the invention this object is achieved in that a partial flow branches off from the heating return water, through the The entirety of the exhaust gases coming from the heat generator are heated up by heat exchange and again before the heat generator the remaining heating return water is combined and that the amount of the branched off partial flow depending on the Chimney outlet temperature of the exhaust gases is controlled in such a way that the exhaust gas temperature is always above the dew point.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist also ein dem Wärmeerzeuger nachgeschalteter Wärmeaustauscher vorgesehen, durch den die Gesamtheit der aus dem Wärmeerzeuger kommenden Abgase geleitet wird, und zwar unabhängig davon, ob der Wärmeerzeuger mit Vollast oder Teillast gefahren wird. Die variablen Abgasbedingungen werden dadurch ausgeglichen, daß allein die Menge des aus dem Heizungsrücklaufwasser abgewzweigten Teiletroms variiert wird, die durch den Wärmeaustauscher geleitet wird und die Wärme der Abgase aufnimmt.In the method according to the invention, there is therefore a heat generator downstream heat exchanger is provided through which the totality of the exhaust gases coming from the heat generator regardless of whether the heat generator is operated at full load or part load. The variable Exhaust gas conditions are compensated for by the fact that only the amount of partial flow branched off from the heating return water is varied, which is passed through the heat exchanger and absorbs the heat of the exhaust gases.
Die Menge des abgezweigten Teilstrome wird dabei bei fallender Kaminaustrittstemperatur verringert und bei steigender Kaninaustrittstemperatur vergrößert.The amount of the branched off partial flow is reduced when the chimney outlet temperature falls and when the rabbit outlet temperature rises enlarged.
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Vorzugsweise wird bei wechselnden Abgasverhältnissen eine im wesentlichen konstante Austrittstemperatur der Abgase aufrechterhalten, die nur wenig über dem Taupunkt liegt. Auf diese Weise kann man die größtmögliche Wärmerückgewinnung erzielen. In the case of changing exhaust gas conditions, a Maintain a substantially constant exit temperature of the exhaust gases, which is only slightly above the dew point. on this way you can achieve the greatest possible heat recovery.
Bei Betriebszuständen mit nur sehr geringen Abgasmengen und/oder geringen Abgastemperaturen könnte der Fall eintreten, daß der Teilstrom völlig ausgeschaltet werden müßte, um eine ausreichend hohe Kaminaustrittstemperatur der Abgase zu erreichen. Bei einem solchen Betriebszustand besteht aber die Gefahr, daß die im Wärmeaustauscher verbleibenden Restwassermengen unzulässig hoch aufgeheizt werden. Um zu gewährleisten, daß die Restwassermengen in dem Wärmeaustauscher beispielsweise eine Temperatur von 1100C nicht überschreiten, kann die Teilstrommenge in Abhängigkeit von der Wassertemperatur im Wärmeaustauscher wieder erhöht werden, und zwar auf die ftefahr hin, daß der Taupunkt im Kamin in Ausnahmefällen einmal unterschritten wird. Alternativ könnte aber bei Erreichen einer unzulässig hohen Wassertemperatur im Wärmeaustauscher der Brenner des Wärmeerzeugers kurzfristig abgeschaltet werden.In operating states with only very small amounts of exhaust gas and / or low exhaust gas temperatures, the case could arise that the partial flow would have to be completely switched off in order to achieve a sufficiently high chimney outlet temperature of the exhaust gases. In such an operating state, however, there is a risk that the residual amounts of water remaining in the heat exchanger will be heated to an impermissibly high level. In order to ensure that the residual water in the heat exchanger does not exceed a temperature of 110 ° C., for example, the partial flow can be increased again depending on the water temperature in the heat exchanger, with the risk that the dew point in the chimney will be undercut in exceptional cases will. Alternatively, however, the burner of the heat generator could be switched off briefly when an impermissibly high water temperature is reached in the heat exchanger.
Die Heizungsanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht zweckmäßig aus einem brennstoffbeheizten, vorzugsweise gas- oder ölbefeuerten, zumindest teilweise zur Er-The heating system for carrying out the method according to the invention consists expediently of a fuel-heated, preferably gas or oil-fired, at least partially for the
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wärmung von umlaufendem Heizungswasser dienenden Wärmeerzeuger sowie einem In dessen .Abgasweg geschalteten Äbgaswärmeaustauscher ziur Tforwärmung des HeIzungsrüciklaufwassers und ist dadurch gekennzeichnet., daß der itbgaswärineaustauscher von der Gesamtheit der .Abgase des Wfirraeerzenagers durchströmt ist, daß in der Rücklaufleitung des lamlauieaaden Beizungswassers ein motorbetätigtes Dreiwegeventil vorgesehen ist, Δ&Β der eine Ausgang des Breiwegeventils über eine direkte Hauptleitung mit dem Wärmeerzeuger und der andere Ausgang über eine Teil— stromleitung mit dem Abgaswärmeaustausclier verbunden ist» wobei zur Weiterleitung des vorgewärmten Teilstromwassers eine Zwischenleitung vorgesehen ist, die an einer Stelle zwischen dem Dreiwegeventil und dem Wärmeerzeuger in die Hauptleitung mündet, und daß zur Steuerung des Dreiwegeventils ein Temperatur regler vorgesehen 1st, der mit einem Temperaturfühler für die Kaminaustrittstemperatur verbunden 1st.heating of circulating heating water as well as an exhaust gas heat exchanger connected in the exhaust gas path for heating the heating return water and is characterized in that the exhaust gas heat exchanger is traversed by the totality of the exhaust gases from the exhaust water flow path of the engine exhaust water outlet that is flowed through in the return flow line of the engine exhaust water , Δ & Β one output of the porridge-way valve is connected to the heat generator via a direct main line and the other output is connected to the exhaust gas heat exchanger via a partial flow line »whereby an intermediate line is provided for forwarding the preheated partial flow water, which is at a point between the three-way valve and the heat generator opens into the main line, and that a temperature regulator is provided to control the three-way valve, which is connected to a temperature sensor for the chimney outlet temperature.
Der Temperaturfühler kann im Bereich des Kaminaustrittsquerschnitts angeordnet sein, wobei er unmittelbar die Kaminaustrittstemperatur bestimmt. Der Temperaturfühler kann Jedoch auch unterhalb des Kaminaustrittsquerschnitts angeordnet sein, wobei dann allerdings der Temperaturregler so einzustellen ist, daß in Abhängigkeit vom Isolierzustand und der Höhe des Kamins ein Korrekturfaktor für die Temperatur berücksichtigt werden muß.The temperature sensor can be in the area of the chimney outlet cross-section be arranged, whereby it directly determines the chimney outlet temperature. However, the temperature sensor can also be arranged below the chimney outlet cross-section, but then the temperature controller is to be set so that Depending on the insulation condition and the height of the chimney, a correction factor for the temperature must be taken into account.
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Um zu vermelden, daß das Wasser im Wärmeaustauscher unter bestimmten Extrembedingungen nicht unzulässig hoch aufgeheizt wird, kann im oberen Bereich des Wärmeaustauschers ein zweiter Temperaturfühler vorgesehen sein, der die Temperatur des erwärmten Teilstromwassers bestimmt und für eine Gegensteuerung zur Begrenzung der maximalen Wassertemperatur im Wärmeaustauscher ebenfalls mit dem Temperaturregeier verbunden ist.To report that the water in the heat exchanger is under certain Extreme conditions are not heated to an unacceptably high level, a second one can be installed in the upper area of the heat exchanger Temperature sensor can be provided, which determines the temperature of the heated partial flow water and for a counter control is also connected to the temperature controller to limit the maximum water temperature in the heat exchanger.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.The invention is illustrated, for example, in the drawing and in the following in detail with reference to the drawing described.
In der Zeichnung ist in schematlscher Darstellung die Ansicht einer Heizungsanlage für eine Wasser-Zentralheizung dargestellt.In the drawing, the view of a heating system for a water central heating is shown in a schematic representation.
Nach der Zeichnung besteht die Heizungsanlage aus einem Heizkessel 1 mit einem Brenner 2, der in Abhängigkeit vom Bedarf mit einer entsprechenden Gas- oder ölmenge beaufschlagbar ist. Die Abgase aus dem Heizkessel 1 gelangen in ihrer Gesamtheit in einen dem Heizkessel 1 unmittelbar nachgeschalteten Wärmeaustauscher 3, aus dem sie Über ein Abgasrohr 4 in den Kamin 5 gelangen. *According to the drawing, the heating system consists of a boiler 1 with a burner 2, which can be acted upon with a corresponding amount of gas or oil as required. The exhaust gases from the boiler 1 pass in their entirety into a heat exchanger immediately downstream of the boiler 1 3, from which they reach the chimney 5 via an exhaust pipe 4. *
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Der Heizkessel, der von beliebiger Bauart sein kann, ist mit einem Einlaßstutzen 6 sowie einem Auslaßstutzen 7 versehen, an den die Heizwasserrücklaufleitung θ bzw. die Heizwasservorlaufleltung 9 angeschlossen ist.The boiler, which can be of any type, is provided with an inlet connection 6 and an outlet connection 7, to which the heating water return line θ or the heating water flow line 9 is connected.
Der Wärmeaustauscher 3 weist in seinem Inneren ein Bündel paralleler, in vertikaler Richtung angeordneter Rohre 10 auf, die an ihrer Unterseite mit einem gemeinsamen Wassereinlaß 11 und an der Oberseite mit einem gemeinsamen Wasserauslaß 12 in Verbindung stehen.The heat exchanger 3 has in its interior a bundle of parallel tubes 10 arranged in the vertical direction, those on their underside with a common water inlet 11 and on the top with a common water outlet 12 stay in contact.
Die aus dem Heizkessel 1 austretenden Abgase werden im unteren Bereich des Wärmeaustauschers 3 über einen Eintrittsstutzen 13 in den Wärmeaustauscher eingeleitet, so daß sie die wasserführenden vertikalen Rohre 10 im Querstrom umspülen, über das Abgasrohr 4, das seitlich an den oberen Bereich des Wärmeaustauschers 3 angeschlossen ist, verlassen die Abgase nach dem Wärmeaustausch den Wärmeaustauscher wiederum im Querstrom zu den vertikalen Rohren 10 und gelangen über den Kamin 5 ins Freie.The exhaust gases emerging from the boiler 1 are in the lower Area of the heat exchanger 3 introduced via an inlet connection 13 into the heat exchanger, so that they are the water-bearing Rinse vertical pipes 10 in cross flow, via the Exhaust pipe 4, which is laterally connected to the upper region of the heat exchanger 3, leave the exhaust gases after Heat exchange the heat exchanger in turn in cross-flow to the vertical pipes 10 and pass through the chimney 5 into the Free.
In die Heizwasserrücklaufleitung 8 ist ein motorbetätigtes Dreiwegeventil 14 geschaltet, von dem ein Ausgang 15 über eine direkte Hauptleitung 16 mit dem Einlaßstutzen 6 des Heizkessels 1 verbunden ist, während der andere Ausgang 17 über eine Teil-In the heating water return line 8 is a motor-operated Three-way valve 14 switched, from which an output 15 via a direct main line 16 to the inlet port 6 of the boiler 1 is connected, while the other output 17 is connected via a partial
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stromleitung 18 mit dem Wassereiniaßstutzen 11 des Abgas-Wärmeaustauschers 3 verbunden ist. Zur Weiterleitung des im Wärmeaustauscher 3 vorgewärmten Teilstromwassers dient eine vom oberen Stutzen 12 des Wärmeaustauschers 3 ausgehende Zwischenleitung 19» die an einer Stelle zwischen dem Dreiwegeventil 14 und dem Einlaßetutzen 6 des Heizkessels 1 in die Hauptleitung 16 mündet.power line 18 with the Wassereiniaßstutzen 11 of the exhaust gas heat exchanger 3 is connected. For forwarding the partial flow water preheated in the heat exchanger 3 is used a from intermediate line 19 'which emerges from the upper connection 12 of the heat exchanger 3 at a point between the three-way valve 14 and the inlet connection 6 of the boiler 1 opens into the main line 16.
Zur Steuerung dee motorbetätigten Dreiwegeventile 14 ist ein Temperaturregler 20 bzw. ein entsprechend geeignetes Regelgerät vorgesehen. Dieses steht mit einem Temperaturfühler 21 in Verbindung, mit dem direkt oder indirekt die Kaminaustrittstemperatur gemessen wird.To control the motor-operated three-way valve 14 is a Temperature controller 20 or a correspondingly suitable control device is provided. This is in connection with a temperature sensor 21, with which the chimney outlet temperature is measured directly or indirectly.
Um die Abgase soweit wie möglich auszunutzen, wird die Anlage so gefahren, daß die Kaminaustrittstemperatur stets etwas über dem Taupunkt liegt. Dies wird dadurch erreicht, daß die Menge dee abgezweigten Teilstroms bei fallender Kaminaustrittstemperatur verringert und bei steigender Kaminaustrittstemperatur vergrößert wird. Änderungen der Abgasbedingungen werden dabei automatisch berücksichtigt, so daß die Anlage sowohl bei Vollastbetrieb als auch bei beliebigem Teillastbetrieb des Heizkessels 1 optimal arbeitet.In order to utilize the exhaust gases as much as possible, the system is operated in such a way that the chimney outlet temperature is always slightly above the dew point. This is achieved in that the amount of the branched off partial flow with falling chimney outlet temperature is reduced and increased as the chimney outlet temperature rises. Changes in exhaust conditions are automatically taken into account, so that the system can operate both at full load and at any part load of boiler 1 is working optimally.
Aus Sicherheitsgründen ist nahe dem Ausgangebereich des Wärme-For safety reasons, close to the exit area of the heat
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austauschere 3» wo das vorgewärmte Teilstromwasser den Wärmeaustauscher verläßt, ein zweiter Temperaturfühler 22 vorgesehen, der ebenfalls mit dem Temperaturregler 20 in Verbindung steht. Der Temperaturfühler 22 überwacht dabei die Wassertemperatur in dem Wärmeaustauscher 3 und gibt, wenn die maximale Wassertemperatur in dem Wärmeaustauscher 3 überschritten wird, ein Signal an das Regelgerät 20. Eine Überschreitung der maximalen Wassertemperatur kann unter ungünstigen Bedingungen bei einer Unterbrechung des durch den Wärmeaustauscher geführten Teilstroms 3 auftreten. In einem solchen Fall wird der Teilstrom 3 unabhängig von der Kaminaustrittstemperatur kurzzeitig wieder eingeschaltet bzw. etwas erhöht.exchange 3 »where the preheated partial flow water enters the heat exchanger leaves, a second temperature sensor 22 is provided, which is also connected to the temperature controller 20 in connection stands. The temperature sensor 22 monitors the water temperature in the heat exchanger 3 and there when the maximum water temperature in the heat exchanger 3 is exceeded is, a signal to the control unit 20. Exceeding the maximum water temperature can under unfavorable Conditions occur when the partial flow 3 passed through the heat exchanger is interrupted. In one In such a case, the partial flow 3 is briefly switched on again or something, regardless of the chimney outlet temperature elevated.
Mit der in der Zeichnung dargestellten Heizungsanlage ist mit geringem vorrichtungstechnischen Aufwand eine größtmögliche Auskühlung der Gesamtheit der aus dem Heizkessel 1 kommenden Abgase möglich, indem die Wärme der Abgase an einen variablen Teilstrom des Heizungsrücklaufwasser3 äagegeben wird.With the heating system shown in the drawing, the largest possible with little outlay in terms of equipment Cooling of the whole of the exhaust gases coming from the boiler 1 possible by transferring the heat of the exhaust gases to one variable partial flow of the heating return water3 is given.
Selbstverständlich läßt sich das beschriebene Prinzip auch bei anderen Heizungssystemen verwenden.Of course, the principle described can also be used with other heating systems.
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