DE3806590A1 - Heizkessel mit einem abgestuften flammenumlenktopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung an einem Heizkessel mit einem Flammenumlenktopf mit einer Leistung von etwa 10 bis 100 kW.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Verringerung der Flammentemperatur den Ausstoß von Stickoxiden zu verringern.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in dem Hauptanspruch angegeben. Die Unteransprüche geben bevorzugte Weiterbildungen wieder.

Danach wird bei einem durch einen Gebläsebrenner beheizten, liegenden Heizkessel mit einem Flammenumlenktopf und mit durch Rippen an der Innenseite des Wassermantels gebildeten Rauchgaskanälen am oberen Teil des Flammenumlenktopfes brennerseitig eine Ausnehmung vorgesehen. Die Ausnehmung oben in dem sich über der Flamme befindlichen Teil des Flammenumlenktopfes vermindert die Flammentemperatur. Während der Umlenktopf aus hochwärmefestem Stahl oder aus einem keramischen Material doch eine recht hohe Temperatur aufweist, beträgt die Temperatur des Wassers im Bereich der Ausnehmung nur maximal etwa 80 Grad C, und die Oberflächentemperatur des Mantels und der Rippen in diesem Teil des Feuerungsraumes ist deutlich niedriger als die Oberflächentemperatur an der Innenseite des Flammenumlenktopfes. Daher kann durch Strahlung und/oder einen Rauchgaswirbel im Bereich der Ausnehmung eine Kühlung der Flammen bewirkt werden, was zur Verminderung des Stickoxidgehaltes des Abgases führt.

Zusätzlich wird von den durch Rippen an der Innenseite des Wassermantels gebildeten Rauchgaskanälen der obere Teil dieser Kanäle durch eine Verlängerung des Topfmantels bis nahe oder ganz an die Rückwand des Kessels hin abgeschlossen. In diesem oberen Bereich kann also im wesentlichen kein Abgas zum Abgassammler strömen. Dieses führt dazu, daß eine größere Gasmenge mit höherer Strömungsgeschwindigkeit durch die übrigen Kanäle im unteren Teil abfließen muß. Da im unteren Teil des Wassermantels die Wassertemperatur niedriger ist, ergibt sich eine größere Temperaturdifferenz zwischen dem Rauchgas und dem kälteren Wasser, die eine bessere Beheizung des Wassers an dieser Stelle bewirkt, wodurch andererseits das Rauchgas besser gekühlt und der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Ausführung verbessert wird. Im oberen Teil des Wassermantels liegt die Wassertemperatur etwa bei dem eingestellten Maximalwert von z. B. 80 Grad C, so daß hier eine weitere Beheizung durch strömendes Rauchgas nicht notwendig ist und die aus dem Umlenktopf abgestrahlte Wärme ausreicht.

Aus der DE-GM 85 22 279 ist ein Heizkessel mit einem zylindrischen Flammenumlenktopf bekannt, der einen über den Boden des Umlenktopfes in den Abgasraum vorspringenden Rand besitzt, welcher schräg abgeschnitten ist und daher einen sich in Umfangsrichtung ändernden Austrittsquerschnitt für das Rauchgas in den Abgassammelraum aufweist. Hierdurch soll durch Drehung des Umlenktopfes der Strömungsquerschnitt einstellbar sein, um auch bei unterschiedlichen Zugverhältnissen im Kessel eine gleichmäßige Abgasströmung zu erreichen.

Im Gegensatz zu dem vorstehend genannten Stand der Technik wird also gerade keine gleichmäßige Strömung am ganzen Umfang des Umlenktopfes bezweckt, sondern eine verstärkte Strömung in dem Bereich des Kessels, in dem die Wassertemperatur noch relativ niedrig ist. Durch das Abschließen der oberen Rauchgaskanäle wird auch die Strömung innerhalb des Umlenktopfes beeinflußt. Dabei wird vom oberen Teil des Topfbodens zurückströmendes Rauchgas in höherem Maße auch gegen die Flamme geführt, wo es auch zur Senkung der Temperatur der Flamme und damit zur Verringerung des Stickoxidanteils im Abgas beiträgt.

Weitere Einzelheiten werden anhand des auf den Zeichnungen vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Heizkessel, dessen Feuerungsraum etwa als liegender Zylinder ausgebildet ist und der durch einen Gebläsebrenner beheizt wird.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Kessel gemäß Fig. 1.

Ein Wassermantel 1 umgibt den Feuerungsraum 33. An der Innenwand des Wassermantels 1 sind Rippen 11 angeordnet, die Rauchgaskanäle 12 bilden. Ein Flammenumlenktopf 2 ist mit Spiel zwischen die Rippen 11 eingesetzt. Der Umlenktopf 2 wird durch einen mit keramischem Material belegten Boden 22 abgeschlossen. Hinter dem Boden 22 befindet sich der Abgassammelraum 34, und in der Rückwand 36 ist das Abgasrohr (35) angeordnet. Die Flamme 30 geht von dem in der Kesseltür 31 angeordneten Brenner 33 aus, und das Rauchgas wird am Boden 22 umgelenkt, so daß es durch die Kanäle 12 zu dem Sammelraum 34 fließt.

Erfindungsgemäß weist der Topfmantel 21 im Bereich eines Teiles der Flamme 30 eine Ausnehmung 25 auf, die sich ebenfalls nur über den oberen Teil des Feuerungsraumes 33 erstreckt.

Außerdem weist der Topfmantel 21 in seinem oberen Teil eine Verlängerung 23 auf, die die oberen Kanäle 121 abschließt, so daß durch sie praktisch kein Rauchgas fließen kann Dieses vergrößert die Rauchgasströmung in den übrigen Kanälen 12.

Zweckmäßigerweise ist zwischen dem Bereich der nichtdurchströmten Kanäle 121 und dem Bereich der übrigen Kanäle 12 außen am Topfmantel 21 ein Steg 24 vorgesehen, der zwischen die Rippen 11 eingreift und eine Rauchgasströmung zwischen dem oberen und dem unteren Bereich wenigstens behindert. Der Steg 24 kann sich auch in dem Bereich der Ausnehmung 25 fortsetzen, wo er zu einer Versteifung des oberen Randes des Topfmantels 21 beiträgt.

Die Verlängerung 23 und die Ausnehmung 25 erstrecken sich über ein Drittel oder über die Hälfte der Höhe des Umlenktopfes, d. h. über einen Winkel Alpha von etwa 90 bis 180 Grad (s. Fig. 2). Es ist nicht notwendig, daß dieser Winkel Alpha für die Ausnehmung 25 und die Verlängerung 23 gleich ist. Aus konstruktiven Gründen wird jedoch ein gleicher Winkel bevorzugt, da in diesem Falle der Umlenktopf 2 aus zwei Teilen in einfacher Weise gebildet werden kann, wobei das obere Teil bis an die Rückwand 36 gegenüber dem unteren nur bis zum Boden 22 reichenden Teil verschoben ist.

In einer bevorzugten Ausführung beträgt die Länge der Ausnehmung 25 mindestens 30% der Länge des Flammenumlenktopfes.

Claims (5)

1. Heizkessel mit einem Flammenumlenktopf, der innerhalb eines auf seiner Innenseite mit Rippen versehenen Wassermantels angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Flammenumlenktopf (2) oberhalb wenigstens eines Teiles der Flamme (30) eine Ausnehmung (25) aufweist.

2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Rippen (11) gebildeten Rauchgaskanäle (121) im oberen Teil des Feuerungsraumes (33) zum Abgassammelraum (34) hin durch eine über den Boden (22) des Flammenumlenktopfes (2) bis etwa an die Rückwand (36) reichende Verlängerung (23) des Topfmantels (21) abgeschlossen sind.

3. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des Flammenumlenktopfes (2) beiderseits der zum Abgassammelraum (34) abgeschlossenen Rauchgaskanäle (121) ein die Zirkulation von Rauchgas in Umfangsrichtung behindernder, zwischen die Rippen (11) vorspringender Steg (24) angeordnet ist.

4. Heizkessel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Ausnehmung (25) mindestens 30% der Länge des Flammenumlenktopfes entspricht.

5. Heizkessel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel Alpha der Ausnehmung (25) 90 bis 180 Grad beträgt.