Heizungskessel für die Verbrennung flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe

Abstract

 Der Heizungskessel ist für die Verbrennung flüssiger oder gas­förmiger Brennstoffe bestimmt und besteht aus einem wasserfüh­renden Gehäuse (1), in dem ein Feuerraum (2) mit zum Gasabzugs­stutzen (3) führender Gasabzugsstrecke (S) und vor dem Feuer­raum (2) das Gehäuse (4) eines Gebläsebrenners (5) angeordnet ist, das über einen Abgasrückführkanal mit dem Abzugsbereich des Kessels in Verbindung steht. Um für eine teilweise Abgas­rückführung an einem solchen Kessel sorgen zu können und dafür keine äußere Abgasrückführleitung anordnen zu müssen, ist zwi­schen dem gegenüber der Luftansaugseite befindlichen Unter­druckseite (6) der Läuferkammer (7) des Gebläsegehäuses (4) und dem brennerseitigen Abschlußbereich (8) des Feuerraumes (2) eine den Abgasrückführkanal bildende Überströmöffnung (9) ange­ordnet. Diese Abgasüberströmöffnung (9) verbindet die Läufer­kammer (7) mit dem Endbereich (S′) der Gasabzugsstrecke (S). Das Läuferrad (12) des Gebläses ist dabei überströmkanalseitig saugwirksam ausgebildet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Heizungskessel für die Verbrennung flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.

[0002] Heizungskessel der genannten Art sind allgemein bekannt und in Benutzung und bedürfen insoweit keines besonderen druck­schriftlichen Nachweises. Zwecks Reduzierung des sogenannten NOX-Anteiles in den Abgasen, der neben anderen schädlichen Gas­anteilen die Umwelt belastet, ist es bereits bekannt, einen Teil der Abgase abzuzweigen, dem Brenner wieder zuzuführen und der Verbrennungsluft beizumischen. Soweit bekannt, geschieht dis bisher 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. Die Wärmeisolierung dieser Leitung ist des­halb nötig, um den abgezweigten Abgasanteil sich nicht zu stark abkühlen zu lassen. Abgesehen von der Schwierigkeit, diese Lei­tung an das Gebläsegehäuse heranführen zu können, ist dabei ferner zu berücksichtigen, daß derartige Heizungskessel in der Regel mit Feuerraumverschlußtüren versehen sind, die den Geblä­sebrenner tragen, was bedeutet, daß die Gasrückführleitung zu­mindest im Brennerbereich biegsam sein muß, um die Feuerraumverschlußtür möglichst unbehindert öffnen zu können. Eine solche biegsame Ausführung der Gasrückführleitung ist bei einer Ausführungsform nach der DE-U-87 16 240 nicht erforder­ lich, da hierbei der Rückführungskanal als angegossenes Teil vom gußeisernen Kesselgliedern gebildet ist.

[0003] Ausgehend von Heizungskesseln der eingangs genannten Art und unter Beibehaltung des bekannten Prinzips der Rückführung eines Teiles der Abgase liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Kessel derart auszubilden und zu verbessern, daß auf eine solche äußere Rückführleitung verzichtet und mit einfachsten Mitteln die Abgasrückführung bewirkt werden kann.

[0004] Diese Aufgabe ist mit einem Heizungskessel der eingangs genann­ten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Haupt­anspruches angeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte und prak­tische Ausführungsformen ergeben sich nach den Unteransprüchen.

[0005] Bei dieser erfindungsgemäßen Lösung fällt also vorteilhaft die Anordnung einer äußeren Abgasrückführleitung weg und damit auch die Anschlußschwierigkeit dieser Leitung an das Gebläsebrenner­gehäuse. Sofern derartige Kessel mit einer Feuerraumverschluß­tür versehen sind, müssen auch keine besonderen Maßnahmen ge­troffen werden, um die Verschlußtür unbehindert öffnen zu kön­nen. Da die ganze Abgasrückführung innerhalb des Kessels er­folgt, fallen auch vorteilhaft aufwendige Isolationsmaßnahmen für eine Abgasrückführleitung weg. Unabhängig von der speziel­len Kesselbauart ist dabei zudem auf jeden Fall der Abgasrück­führweg extrem kurz und zwar im Vergleich zu einer Rückführung durch eine außen angeordnete Rückführleitung.

[0006] Um die tatsächlich dem Gebläse zugeführte Abgasmenge regeln zu können, ist der Überströmöffnung vorteilhaft mit einer ein­stellbaren Blende versehen. Um die abgezweigte Abgasmenge nicht der Luftansaugseite des Brennergebläses zuleiten zu müssen, die in der Regel auf der zur Feuerraumverschlußtür abgewandten Seite liegt, ist die überströmkanalseitige Trägerscheibe des Läuferrades des Brennergebläses im Zentrumsbereich mit minde­stens einer Überströmöffnung versehen, so daß der Ansaugbereich des Läuferrades auch auf der luftabgewandelten Seite wirksam wer­ den kann. Das Läuferrad des Brennergebläses kann aber auch der­art ausgebildet werden, daß dessen Trägerscheibe überströmka­nalseitig ebenfalls mit Läuferflügeln besetzt ist, wodurch Saugbereiche auf beiden Seiten des Läuferrades gegeben sind, nämlich einmal für die anzusaugende Luft und einmal für den an­zusaugenden Abgasteil. Die erforderliche Luft-Abgas-Mischung erfolgt dann hinter dem Läuferrad.

[0007] Besonders vorteilhaft ist eine Ausbildung des Heizungskessels derart, daß der Gasabzugsstutzen des Kessels im brennerseitigen Bereich des Kesselgehäuses an einem Abgassammelraum angeschlos­sen ist, der vorzugsweise als Ringkanal ausgebildet wird. Bei dieser Ausbildung des Kessels ergibt sich ein extrem kurzer Weg für das abzuzweigende Abgas, da hierbei der Abgassammelraum und das Gebläsegehäuse unmittelbar benachbart einander zugeordnet sind, was nachfolgend noch näher erläutert wird.

[0008] Das erfindungsgemäß Abgasrückführprinzip innerhalb des Kessels kann auch an Heizungskesseln verwirklicht werden, die mit einer topfartigen Umkehrbrennkammer im Feuerraum ausgestattet sind, dessen Abzugsstrecke durch einen die Umkehrbrennkammer umgeben­den, ggf. durch Längsrippen in Einzelzüge gegliederten Heizgas­zugkanal gebildet ist. Hierbei wird an die Abgasüberströmöff­nung eine den Heizgaszugkanal mindestens bis zu dessen ab­strömseitigen Ende durchgreifenden Abgaszuströmkanal verbunden, wobei der Abgaszuströmkanal im unteren Bereich des Heizgaszug­kanals angeordnet ist. Sofern eine Gliederung des ringzy­lindrischen Heizgaszuges durch Längsrippen vorliegt, ist vor­teilhaft vorgesehen, mindestens einen der unteren durch Längs­rippen begrenzten Einzelzüge als mit dem Abgasüberströmkanal in Verbindung stehenden Abgaszuströmkanal auszubilden. Auch dies wird noch näher erläutert. Sowohl die eine als auch die andere Ausführungsform sind dabei ohne weiteres nachträglich an be­reits bestehenden und entsprechenden Kesselkonstruktionen mög­lich.

[0009] Sofern bei derartigen Heizungskesseln der Feuerraum mit einer Feuerraumverschlußtür ausgestattet ist, was in der Mehrzahl der Fälle zutrifft, ist die Abgasüberströmöffnung in der Feuer­raumverschlußtür angeordnet.

[0010] In Rücksicht auf Festpartikel im abgezweigten Abgasstrom kann vorteilhaft zuströmseitig vor dem Abgasüberströmkanal auswech­selbar ein Filter, wie Filter aus Stahlgewebe bzw. Stahlwolle od. dgl., angeordnet werden. Sofern sich der Abgasüberströmka­nal in der Kesselverschlußtür befindet, was, wie erwähnt, in der Mehrzahl der Fälle zutrifft, wird dieses Filter unmittelbar bei Öffnung der Feuerraumverschlußtür zugänglich und kann problemlos ausgewechselt werden. Zweckmäßig wird dabei der zu­strömseitige Anströmbereich des Filters größer ausgebildet als es dem Querschnitt des Überströmkanales entspricht, womit einem zu schnellen Zusetzen des Filters entgegengewirkt werden kann.

[0011] Sofern eine bekannte Heizkesselkonstruktion gemäß Anspruch 5vorliegt, bei der sich also der Abgasstutzen relativ weit ent­fernt vom Brennergehäuse befindet, kann durchaus auch in Be­tracht gezogen werden, die Abgasrückführleitung, im Inneren des Kesselgehäuses verbleibend, im wasserführenden Innenraum des Kesselgehäuses anzuordnen.

[0012] Um den vom Gebläse angesaugten Teilstrom der Abgase möglichst von Festpartikeln freizuhalten und ein ggf. eingesetztes Filter so wenig wie möglich zu belasten, wird bevorzugt eine Ausbil­dung gemäß Anspruch 10 vorgesehen.

[0013] Der erfindungsgemäße Heizungskessel wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher er­läutert.

[0014] Es zeigt schematisch

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Heizungskessel der vertikal orientiert aufzustellen ist;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine besondere Ausführungs­form des Läuferrades;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Heizungskessel der horizontal orientiert aufzustellen ist und bei dem sich der Abzugsbereich entfernt vom Brennergehäuse befindet;

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Heizungskessel gemäß Fig. 3 und

Fig. 5 eine besondere und bevorzugte Ausführungsform des Heizungskessels.

[0015] Orientiert an den Fig. 1, 3 bestehen diese Heizungskessel aus einem wasserführenden Gehäuse 1, in dem ein Feuerraum 2 mit zum Gasabzugsstutzen 3 führender Gasabzugsstrecke S und vor dem Feuerraum das Gehäuse eines Gebläsebrenners angeordnet sind. Bezüglich des Heizungskessels gemäß Fig. 1 ist dabei darauf hinzuweisen, daß dieser auch durchaus mit horizontaler Anord­nung bezüglich seiner Längsachse aufgestellt werden kann.

[0016] Beiden Kesselkonstruktionen ist dabei gemeinsam, daß zwischen dem gegenüber der Luftansaugseite befindlichen Unterdruckbe­reich 6 der Läuferkammer 7 des Gebläsegehäuses 4 und dem bren­nerseitigen Abschlußbereich 8 des Feuerraumes 2 ein Abgasüber­strömöffnung 9 angeordnet ist, die die Läuferkammer 7 mit dem Endbereich S′ der Gasabzugsstrecke S im Kessel verbindet, wobei das Läuferrad 12 des Gebläses überströmkanalseitig saugwirksam ausgebildet ist. Wie vorerwähnt und aus Fig. 1 ersichtlich, kann dabei der Überströmöffnung 9 mit einer einstellbaren Blende 10 versehen sein, die auch ohne weiteres bei der Ausfüh­rungsform nach Fig. 3 sinngemäß entsprechend angeordnet werden kann. Die Gebläsegehäuse 4 der Gebläsebrenner sind in beiden Fällen nur schematisch angedeutet, d.h., auf die Darstellung konstruktiver Einzelheiten bezüglich der Brennstoff- und Luft­ zuführung ist verzichtet. Um das Läuferrad 12 des Gebläses auch für die Abgasüberströmöffnung 9 wirksam werden zu lassen, ist bei der dargestellten Ausführungsform die überströmkanalseitige Trägerscheibe 11 des Läuferrades 12 im Zentrumsbereich mit min­destens einer Überströmöffnung 13 versehen, d.h., die Saugwir­kung des Läuferrades 12 wird auch durch die Überströmöffnungen 13 in bezug auf den Überströmöffnung 9 wirksam. Eine andere Ausführungsform des Läuferrades 12 ist in Fig. 2 verdeutlicht, bei der die Trägerscheibe 11 des Läuferrades überströmkanalsei­tig ebenfalls mit Läuferflügeln 14 besetzt ist. Derartig dop­pelseitig wirksame Läuferräder sind zwar bekannt, dies aber nicht in Verbindung damit, einen rückzuführenden Abgasstrom an­zusaugen.

[0017] Da derartige Kessel in der Mehrzahl der Fälle und wie darge­stellt mit Feuerraumverschlußtüren 19 ausgestattet sind, ist der Abgasüberströmöffnung 9 vorteilhaft direkt in der Feuer­raumverschlußtür 19 angeordnet. Sollte ein Heizkessel brenner­seitig nicht mit einer Verschlußtür ausgestattet, sondern mit einer wasserführenden Doppelwand mit Öffnung für den Brenner­kopfdurchgriff versehen sein, was ebenfalls bekannt ist, so würde der Abgasüberströmöffnung 9, wie ohne weiteres vorstell­bar, als Kanaldurchgriff durch die wasserführende Verschlußwand im Brennerbereich ausgebildet sein und zwar mit der gleichen Maßgabe, daß der Ausmündung dieses Überströmkanales eine ent­sprechende Öffnung im Gebläsegehäuse entsprechend abgedichtet und fluchtend gegenübersteht.

[0018] Die Kesselausbildung gemäß Fig. 1 unterscheidet sich von der gemäß Fig. 3 dadurch, daß hierbei die Brennkammer B keine Um­kehrbrennkammer wie im Falle des Kessels nach Fig. 3 ist, son­dern eine nach unten offene Brennkammer mit einer Heizgasfüh­rung bzw. Abgasstrecke S, wie mit Pfeilen angedeutet. Der Ab­gasstutzen 3 befindet sich dabei im brennerseitigen Bereich des Kesselgehäuses 1 und ist dort an einen Abgassammelraum 1′ ange­schlossen, der, wie dargestellt, einen Ringkanal bildet und nach außen durch die Feuerraumverschlußtür 19 abgeschlossen ist, auf der andererseits, wie dargestellt und bekannt, das Ge­bläsegehäuse 4 unmittelbar mit seiner Wand 4′ aufsitzt. Zweck­mäßig ist dabei zuströmseitig vor der Abgasüberstömöffnung 9 auswechselbar ein Filter 20 angeordnet. Vorteilhaft wird dabei dieses Filter 20 bezüglich seines Anströmbereiches größer aus­gebildet, als es dem Querschnitt der Überströmöffnung 9 ent­spricht.

[0019] Bei der Ausführungsform des Heizungskessels gemäß Fig. 3 ist an der Abgasüberströmöffnung 9 ein den Heizgaszugkanal mindestens bis zu dessen abströmseitigen Ende 18 durchgreifenden Abgaszu­strömöffnung 9′ angeschlossen, wobei der Abgaszuströmöffnung 9′ im unteren Bereich des Heizgaszugkanales angeordnet ist. Dieser Abgaszuströmkanal 9′ ist in geeigneter Weise abgedichtet an die Abgasüberströmöffnung 9 in der Verschlußtür 19 angeschlossen, was im einzelnen nicht besonders dargestellt ist.

[0020] Sofern dieser Heizungskessel, wie dargestellt und besser aus Fig. 4 ersichtlich, durch Längsrippen 16 in Einzelzüge 17 ge­gliedert ist, kann einfach der unterste Einzelzug 17 als Abgas­zuströmkanal 9′ ausgenutzt werden, indem man die beiden diesen Kanal 9′ begrenzenden Längsrippen 16 mit einem Deckblech 17′ nach oben verschließt. Sofern diese Längsrippen nicht die brennerseitige Überströmkammer 21 mit erfassen, was häufig der Fall ist, wird dort ein entsprechendes Zwischenkanalstück 22 vorgesehen, das den Anschluß zum Abgasüberströmöffnung 9 im Verschlußdeckel 19 herstellt. Dieses Zwischenkanalstück 22 kann mit dem Abdeckblech 17′ aus einem einheitlichen Blechzuschnitt gebildet sein.

[0021] Die Möglichkeit, den Abgaszuströmkanal 9′ im wasserführenden Innenraum des Kesselgehäuse 1 anzuordnen, was vorteilhaft im unteren Bereich erfolgt, ist in Fig. 3 lediglich gestrichelt angedeutet.

[0022] Um Feststoffpartikelbelastungen im abgezweigten Abgasteilstrom zu vermeiden bzw. so weit wie möglich zu reduzieren, kann für alle Ausführungsformen vorteilhaft vorgesehen werden, daß an die Überströmöffnung 9 ein Abgasansaugrohr 23 angeschlossen ist, das mit seinem anderen Ende 24 in den Gasabzugsstutzen einragt und mit seiner Einsaugöffnung 25 in Abströmrichtung weist, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Sofern sich dabei die Überströmöffnung 9 in einer abschwenkbaren Kesselverschluß­tür befindet, ist es dabei ohne weiteres möglich, das Anschluß­rohr 23 stationär anzuordnen, an dessen Anschlußöffnung sich die Überströmöffnung 9 beim Schließen der Verschlußtür 8 dicht anlegt.

Ansprüche

1. Heizungskessel für die Verbrennung flüssiger oder gasför­miger Brennstoffe, bestehend aus einem wasserführenden Ge­häuse (1), in dem ein Feuerraum (2) mit zum Gasabzugsstut­zen (3) führender Gasabzugsstrecke (S) und vor dem Feuer­raum (2) das Gehäuse (4) eines Gebläsebrenners (5) ange­ordnet ist, das über einen Abgasrückführkanal mit dem Abzugsbereich des Kessels in Verbindung steht
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem gegenüber der Luftansaugseite be­findlichen Unterdruckbereich (6) der Läuferkammer (7) des Gebläsegehäuses (4) und dem brennerseitigen Abschlußbe­reich (8) des Feuerraums (2) eine den Abgasrückführkanal bildende Überströmöffnung (9) angeordnet ist, die die Läu­ferkammer (7) mit dem Endbereich (S′) der Gasabzugsstrecke (S) im Kessel verbindet, und daß das Läuferrad (12) des Gebläses überströmkanalseitig saugwirksam ausgebildet ist.

2. Heizungskessel nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Überströmöffnung (9) mit einer einstellbaren Blende (10) versehen ist.

3. Heizungskessel nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die überströmkanalseitige Trägerscheibe (11) des Läu­ferrades (12) des Brennergebläses im Zentrumsbereich mit mindestens einer Einströmöffnung (13) versehen oder die Trägerscheibe (11) überströmkanalseitig ebenfalls mit Läu­ferflügeln (14) besetzt ist.

4. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Gasabzugsstutzen (3) im brennerseitigen Bereich des Kesselgehäuses (1) an einen Abgassammelraum (1′), vor­zugsweise als Ringkanal ausgebildet, angeschlossen ist.

5. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer topfartigen Umkehrbrennkammer (15) im Feuerraum (2), des­sen Abzugsstrecke (S) durch einen die Umkehrbrennkammer (15) umgebenden, ggf. durch Längsrippen (16) in Einzelzüge (17) gegliederten Heizgaszugkanal gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß dei Überströmöffnung (9) ein den Heizgaszugkanal min­destens bis zu dessen abströmseitigen Ende (18) durchgrei­fenden Abgaszuströmkanal (9′) angeschlossen und der Ab­gaszuströmkanal (9′) im unteren Bereich des Heizgaszugka­nales angeordnet ist.

6. Heizungskessel nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens einer der unteren durch Längsrippen (16) begrenzten Einzelzüge (17) als mit dem Abgasüberströmkanal (9) in Verbindung stehender Abgaszuströmkanal (9′) ausge­bildet ist.

7. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der brennerseitige Abschlußbereich (8) des Feuerraumes (2) in Form einer Feuerraumverschlußtür (19) ausgebildet und in dieser die Überströmöffnung (9) angeordnet ist.

8. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß zuströmseitig vor dem Abgasüberströmkanal (9) auswech­selbar ein Filter (20), wie Filter aus Stahlgewebe, ange­ordnet ist.

9. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abgasüberströmkanal (9) im wasserführenden Innen­ raum des Kesselgehäuses (1) angeordnet und dieser in den Unterdruckbereich (6) der Läuferkammer (7) einmündend aus­gebildet ist.

10. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß an die Überströmöffnung (9) ein Abgasansaugrohr (23) angeschlossen ist, das mit seinem anderen Ende (24) in den Gasabzugsstutzen (3) einragt und mit seiner Einsaugöffnung (25) in Abströmrichtung weist.

11. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Achse (12′) des Läuferrades (12) parallel zur Heizkessellängsachse (1′) und die Anschlußwand (4′) des Gebläsegehäuses (4) unmittelbar an der die Abzugsstrecke (S) im Heizkessel begrenzenden Wand (8′) angelegt angeord­net ist.

Zeichnung