DE3938090C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizkessel mit Abgasrück­ führung zum Brenner gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.

Zwecks Reduzierung des sogenannten NOX-Anteiles in den Abgasen, der neben anderen schädlichen Gasanteilen die Umwelt belastet, ist es nach der DE-Z VGB Kraftwerkstech­ nik 58, Heft 11, Seite 821, Nov. 1978) bereits bekannt, einen Teil der Abgase mit Abgasklappe geregelt abzuzweigen, dem Brenner wieder zuzuführen und der Verbrennungsluft bei­ zumischen. Dies geschieht bisher hauptsächlich in der Weise, daß man eine äußere, gut wärmeisolierte Leitung außerhalb des Kessels vorsieht, die den Gasabzugsbereich des Kessels mit der Saugseite des Brennergebläsegehäuses verbindet.

So sind bei einem Gußgliederkessel nach der DE 87 16 240 U1 an einem oder mehreren Gliedern Abgasrückführungskanäle direkt mit angegossen, durch die vom Brennergebläse mit angesaugt, ein gewisser Abgasteil der Verbrennungsluft zugeführt wird. Das gleiche Prinzip verfolgt auch die DE 88 12 090 U1, bei der die Rückführungsleitung zum Brenner ebenfalls in die Kesselkonstruktion (z. B. Vorderwand oder Verschlußtür) integriert ist, wobei auch ein sepa­ rates Abzugsgebläse für die Abgase in Betracht gezogen ist. Diese Ausbildung ist deshalb möglich, weil die Gase aus der Brennkammer unmittelbar oberhalb des Brenners in den Rauchgasabzugskanal einströmen.

Beim Gegenstand der DE 87 08 656 U1 ist zwar eine lange Gas­ rückführleitung vermieden, doch liegt dies an der besonderen Geometrie des bekannten Heizkessels, bei dem der Brenner als Sturzbrenner direkt auf dem oberseitigen Feuerraumver­ schluß sitzt und die Abgase mit einer relativ kurzen Lei­ tung aus der dort ebenfalls befindlichen Rauchgassam­ melkammer abgesaugt und dem Gebläse und damit der Ver­ brennungsluft zugeführt werden.

Allen diesen soeben beschriebene Ausführungsfor­ men ist gemeinsam, daß separate, mehr oder weniger lange Abgasrück­ führleitungen vorgesehen werden müssen, daß - soweit Ge­ bläse für die Rückführung vorgesehen sind - es sich dabei um zusätzliche Gebläse mit Separatantrieb handelt und daß schließlich die Abgase direkt in die Zuluftöffnung oder das Brennermischrohr eingeleitet werden, und damit der eigentliche Brenner mit seinem Düsenstock mit dem zuge­ führten Abgas belastet wird. Nur bei der DE 88 12 090 U1 ist in Betracht gezogen worden, offenbar um eine solche Brennerbelastung zu vermeiden, die Ausmündung der Ab­ gasrückführleitung in den Flammbereich des Brenners zu richten.

Für Heizkessel der eingangs genannten Art, also solche mit horizontal angeordneter Längsachse, sind diese be­ kannten Einrichtungen zur Abgasrückführung aus der Abgassammelkammer nicht ohne weiteres geeignet, da hierbei der Brenner einerseits und die Abgassammelkammer andererseits sich gerade an den entgegengesetzten Enden des Rohrzuges befinden. Für der­ artige Kessel ist, wie einleitend bereits erwähnt und soweit bekannt, bisher einer Abgasrückführung nur da­ durch Rechnung getragen worden, daß man eine äußere, gut isolierte Leitung von der hinteren Abgassammelkammer zum Brenner bzw. dessen Gebläsegehäuse führt.

Bei einem Heizkessel nach der DE 37 38 622 C1 werden die Ab­ gase nicht der Abgassammelkammer, sondern an einer Stelle des Feuerraumes abgezogen, die unmittelbar im türnahen Bereich vor der topfartigen Umkehrbrennkammer liegt. Dort herrschen aber, verglichen mit der Abzugsseite des Heizkessels, im­ mer noch relativ hohe Temperaturen.

Bei einem Heizkessel nach der DE-Z HLH, Bd. 40 (1989), Nr. 2, Seiten 78/79 handelt es sich um einen Mehrzugkessel, bei dem nur die nach hinten offene Brenn­ kammer wassergekühlt ist. Bei diesem Heizkessel ist im obe­ ren, noch sehr heißen Bereich eine besondere Abgasrückführ­ leitung vorgesehen, in der zwangsläufig der aus der Rauchgassammelkammer abgezogene Abgasanteil wieder eine Aufwärmung erfährt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch einen Heizkessel der eingangs genannten Art mit ein­ fachsten Mitteln und ohne äußere Leitungsführungen einer Abgasrückführung aus der Rauchgassammelkammer zugänglich zu machen, und zwar mit der Maßgabe, dabei die zurückge­ führten Abgase längs einer gekühlten Fläche strömen zu lassen, wobei auch eine einfache Nachrüstbarkeit be­ reits vorhandener Heizkessel, die noch keine Abgasrück­ führung haben, gegeben sein soll.

Diese Aufgabe ist mit einem Heizkessel der eingangs ge­ nannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführten Merkmale gelöst. Vor­ teilhafte Weiterbildungen und praktische Ausführungsfor­ men ergeben sich nach den Unteransprüchen.

Bei dieser erfindungsgemäßen und denkbar einfachen Lö­ sung ist also lediglich ein entsprechend querschnitts­ angepaßter Abgasrückströmkanal im wassergekühlten Rohrzug zwischen diesem und der topfförmigen Umkehrbrennkammer anzuord­ nen, wobei nur dafür zu sorgen ist, daß das eine offene Ende des Abgasrückströmkanals mit einer querschnittsent­ sprechenden Öffnung in der Verschlußtür fluchtet, so daß die Abgase vom unmittelbar davorsitzenden Brennerge­ bläse angesaugt werden können, und zwar aus der entfernt liegenden Abgassammelkammer, in die das andere offene Ende des vom Rohrzug her gekühlten Abgasrückströmkanales einfach einragt. Sofern der Rohrzug feuerungsseitig mit Längsrippen besetzt ist, was bei derartigen Kesseln in der Regel der Fall ist, muß der Abgasrückströmkanal im Quer­ schnitt natürlich so bemessen sein, daß er in den Freiraum zwischen zwei Längsrippen eingepaßt werden kann. Falls sich dadurch ein zu kleiner Querschnitt für nur einen Ab­ gasrückströmkanal ergibt, steht im übrigen nichts entge­ gen, in benachbart zwischen den Rippen befindlichen Ein­ zelzügen zwei oder drei derartige, rohrförmige Abgas­ rückströmkanäle anzuordnen.

Vorteilhafter und bevorzugt ist jedoch eine Ausführungs­ form dahingehend vorgesehen, daß der Abgasrückströmkanal in Form eines mit seiner offenen Seite gegen die Wand des Rohrzuges gerichtetes U-Profiles ausgebildet ist. Einerseits ist einer derartiger Abgasrückström­ kanal denkbar einfach herzustellen, und andererseits besteht keine Schwierigkeit, einen derartigen Abgas­ rückströmkanal in den Kessel einzubringen, und zwar insbesondere dann, wenn der Rohrzug, wie erwähnt, innen mit Längsrippen besetzt sein sollte. Bei einer solchen Ausführungsform kann nämlich der im Querschnitt U-förmige Abgasrückströmkanal je nach Breitenbemessung mindestens eine Längsrippe übergreifen und mit seinen Flankenstegen in die zur Längsrippe benachbarten Ein­ zelzüge eingreifen. Außerdem hat eine solche Ausbildung des Abgasrückströmkanales im Verglich zu einem in sich geschlossenen, rohrförmigen Rückströmkanal den Vorteil, daß sich unter diesem kein Schmutz bzw. keine Verbren­ nungsrückstände ansammeln können.

Im Grunde kann ein solcher, im Querschnitt U-förmiger Rückströmkanal ohne weiteres freiliegend zwischen der topfförmigen Umkehrbrennkammer und dem Rohrzug angeordnet werden. Vorteilhaft und bevorzugt ist jedoch eine Aus­ bildung dahingehend vorgesehen, daß der im Querschnitt U-förmige Abgasrückströmkanal mit der topfförmigen Umkehrbrennkammer fest verbunden ist. Da zur Reinigung des Rohrzuges die topfförmige Umkehrbrennkammer sowieso aus dem Feuerraum bzw. dem Rohrzug herausgezogen werden muß, ist dies gleichzeitig mit der Entfernung des Abgasrück­ strömkanales verbunden. Ferner übernimmt dabei eben­ falls gleichzeitig der Abgasrückströmkanal die Aufgabe bisher an solchen Brennkammern angebrachter, stangenar­ tiger Haltebügel, die einerseits ein Hilfsmittel zum Herausziehen der Umkehrbrennkammer darstellen und die ande­ rerseits die Umkehrbrennkammer in ihrer Anordnung im Rohrzug fixieren.

Um einen möglichst dichten Anschluß des Abgasrückström­ kanales an die Öffnung in der Verschlußtür zu gewähr­ leisten, kann der Abgasrückströmkanal an seinem türsei­ tigen Ende mit einem Anlageflansch versehen werden, ge­ gen den sich dann die Verschlußtür bzw. deren feuer­ feste Fütterung anlegt. Um ferner einen ausreichenden Saugzug im Abgasrückströmkanal wirksam werden zu las­ sen, ist der ohnehin zu jedem Kessel gehörende Brenner mit einem zweikammerigen Gebläsegehäuse mit je einem Läuferrad ausgestattet, wobei die türnahe Kammer die Abgasrückströmöffnung in der Verschlußtür übergreift, d. h. das in der türnahen Kammer befindliche Läuferrad wirkt unmittelbar auf die Öffnung in der Verschlußtür und damit auf den Abgasrückströmkanal, mit welcher Aus­ bildung des Gebläsegehäuses auch noch der zusätzliche Vorteil verbunden ist, daß bei entsprechend übriger Ge­ staltung des Brenners die angesaugten und an den Bren­ ner weitergeleiteten Abgase nicht der vom anderen Läu­ ferrad zugeführten Verbrennungsluft und damit dem Dü­ senstock belastend zugeführt werden müssen, sondern di­ rekt in den Flammbereich ausgeblasen werden können.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Heizkessels, insbesondere in der bevorzugten Ausführungsform ist es außerdem auch denkbar einfach, bestehende Heizkessel, soweit sie noch keiner NOX-Reduzierung Rechnung tragen, ent­ sprechend nachzurüsten, wofür lediglich der im Quer­ schnitt U-förmige Abgasrückströmkanal in den Kessel eingelegt und für eine Anschlußöffnung in der Kesseltür und ggf. für einen entsprechend ausgebildeten Brenner gesorgt werden muß.

Nachfolgend wird anhand der zeichnerischen Darstellung eine bevorzugte Ausfüh­ rungsform des erfindungsgemäßen Heizkessels erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Heizkessel mit Brenner und

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Heizkessel gemäß Fig. 1.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht der Heizkessel aus einem wasserführenden Gehäuse 17, das von einem den Feuerraum umschließenden, abzugsseitig mit einer Rauch­ gassammelkammer 18 und brennerseitig mit einer den Brenner 13 tragenden Verschlußtür 6 verschlossenen Rohrzug 1 durchgriffen wird, in dem die topfförmige, einen ringzylindrischen Heizgaszug nach innen begren­ zende Umkehrbrennkammer 2 angeordnet ist, wobei im darge­ stellten Ausführungsbeispiel der ringzylindrische Heiz­ gaszug durch Längsrippen 10 in Einzelzüge 9 gegliedert ist, siehe Fig. 2.

Wesentlich für einen derart ausgebildeten Heizkessel ist nun, daß im Rohrzug 1 zwischen diesem und der topf­ förmigen Umkehrbrennkammer 2 ein Abgasrückströmkanal 3, sich über die ganze oder angenähert die ganze Länge L des Rohrzuges 1 erstreckend, angeordnet ist, wobei der Abgasrückströmkanal 3 mit seinem einen offenen Ende 4 durch eine Öffnung 5 in der Verschlußtür 6 mit der Saugseite des an der Tür angeordneten Brennergebläsen in Verbin­ dung steht und mit dem anderen offenen Ende 7, wie dar­ gestellt, in die Rauchgassammelkammer 18 ragt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist dabei der Abgasrück­ strömkanal 3 in Form eines mit seiner offenen Seite ge­ gen die Wand 1′ des Rohrzuges 1 gerichteten U-Profiles 8 ausgebildet und fest mit der topfförmigen Umkehrbrennkammer 2 verbunden. Wie ebenfalls am besten aus Fig. 2 erkenn­ bar, übergreift dabei der im Querschnitt U-förmige Ab­ gasrückströmkanal 3 mindestens eine Längsrippe 10 und greift mit seinen Flankenstegen 11 in die zur Längs­ rippe 9 benachbarten Einzelzüge 9 ein. Um einen mög­ lichst dichten Anschluß des offenen Endes 4 des Abgas­ rückströmkanales 3 an die Öffnung 5 zu erreichen, ist dieser an diesem Ende, wie aus Fig. 1 ersichtlich, mit einem kleinen Anlageflansch 12 versehen. Die Anordnung des Abgasrückströmkanales 3 erfolgt dabei bevorzugt und wie dargestellt an der tiefsten Stelle des Rohrzuges 1, da dort die am wenigsten hohen Temperaturen im Feuer­ raum auftreten. Da sich der Abgasrückströmkanal im In­ neren des Feuerraumes erstreckt, sind im Gegensatz zu außerhalb des Kessels verlegten Abgasrück­ strömleitungen keinerlei Isoliermaßnahmen erforderlich.

Um - wie erwähnt - eine gute Saugwirkung im Abgasrück­ strömkanal zu erzeugen, ist der Brenner mit einem zweikammerigen Ge­ bläsegehäuse 14 mit je einem Läuferrad 14′ ausgestat­ tet, wobei die türnahe Kammer 15 die Abgasrückströmöff­ nung 5 in der Verschlußtür 6 dergestalt übergreift, daß das in dieser Kammer 15 befindliche Läuferrad 14′ seine Saugwirkung auf die Öffnung 5 und damit den Abgasrück­ strömkanal 3 ausübt. Das aus der Sammelkammer 18 zu­ rückgeführte Abgas wird dabei nicht mit der angesaugten Verbrennungsluft im Brenner vermischt, sondern durch einen Doppelmantel direkt in den Flammbereich ausgebla­ sen, wie dies mit durchgezogenen Pfeilen dargestellt ist.

Claims (5)

1. Heizkessel mit Abgasrückführung zum Brenner, be­ stehend aus einem wasserführenden Gehäuse (17), das von einem den Feuerraum umschließenden, ab­ zugsseitig mit einer Rauchgassammelkammer (18) und brennerseitig mit einer den Brenner (13) tragenden Verschlußtür (6) verschlossenen Rohrzug (1) durch­ griffen und in diesem eine topfförmige, einen min­ destens einzügigen, ringzylindrischen Heizgaszug nach innen begrenzende Umkehrbrennkammer (2) ange­ ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Rohrzug (1) zwischen diesem und der topf­ förmigen Umkehrbrennkammer (2) ein Abgasrückströmkanal (3), sich über die ganze oder angenähert die ganze Länge (L) des Rohrzuges (1) erstreckend, angeord­ net und dieser mit seinem offenen Ende (4) durch eine Abgasrückströmöffnung (5) in der Verschlußtür (6) mit der Saugseite des an der Verschlußtür (6) angeordneten Brenner­ gebläses in Verbindung steht und mit dem anderen offenen Ende (7) in die Rauchgassammelkammer (18) ragt.

2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasrückströmkanal (3) in Form eines mit seiner offenen Seite gegen die Wand (1′) des Rohr­ zuges (1) gerichteten U-Profiles (8) ausgebildet ist.

3. Heizkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasrückströmkanal (3) mit der topfförmi­ gen Umkehrbrennkammer (2) fest verbunden ist.

4. Heizkessel nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei der Rohrzug (1) mindestens im Anordnungsbe­ reich der topfartigen Umkehrbrennkammer (2) mit den ringzylindrischen Heizgaszug in Einzelzüge (9) gliedernden Längsrippen (10) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der im Querschnitt U-förmige Abgasrückströmka­ nal (3) mindestens eine Längsrippe (10) übergreift und mit seinen Flankenstegen (11) in die zur Längsrippe (10) benachbarten Einzelzüge (9) eingreift.

5. Heizkessel nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasrückströmkanal (3) an seinem türsei­ tigen Ende mit einem Anlageflansch (12) versehen ist.