Verfahren zum Betrieb eines Heizkessels und Kessel zur Durchführung des Verfahrens Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Heizkessels sowie einen Heizkes sel zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bei den bisher bekannten Feuerungen von fang- flammigen Brennstoffen (Kohle, Briketts, Holzab- fälle, Papier usw.) tritt besonders während der Ver- gasungsperiode Kohlenmonoxyd in dem Rauchgas auf, was selbstverständlich von erheblichem Nachteil ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für den Betrieb eines, Heizkessels, bei welchem das Auftreten von Kohlenmonoxyd weitgehend vermieden wird. Das Verfahren ist gemäss der Erfindung da durch gekennzeichnet, dass bei der Verbrennung von langflammigen Brennstoffen Verbrennungsluft min destens annähernd vertikal von oben in den Ver brennungsraum geleitet wird.
Es konnte experimentell nachgewiesen werden, dass bei der Einhaltung dieses Verfahrens der Anteil an Kohlenmonoxyd in dem Abgas erheblich redu ziert ist. Die erwähnte Wirkung kann gemäss einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfah rens noch dadurch erhöht werden, dass idie Verbren nungsluft beim Eintritt in den Verbrennungsraum derart in Rotation versetzt wird, dass ein Wirbel um die Kesselachse entsteht.
Die Vorrichung gemäss der vorliegenden Erfin dung betrifft einen Kessel, welcher zur Verfeuerung von festen Brennstoffen geeignet ist und mit welchem das oben angegebene erfindungsgemässe Verfahren durchgeführt werden kann.
Der Kessel ist<I>gemäss der</I> Erfindung dadurch gekennzeichnety dass oberhalb des Verbrennungsraumes ein; mit einer Drallscheibe ab geschlossener Luftzuführungskanal endet.
Die Erfindung soll anschliessend anhand der bei liegenden Zeichnung beispielsweise näher erläutert werden: Brei dem dargestellten Heizkessel. ist der Feuer raum 1 von einer Feuerglocke 2 umgeben, die an das Heizwasserzirkulati:onssystem angeschlossen ist.
Die im Querschnitt vorzugsweise kreisförmige Feuer glocke ist an einer Stelle 3 segmentartig ausgeschnit- ten, welche neben der Fülltüre 4 und der Schürtüre 5 liegt.
Der Feuerraum wird in bekannter Weise un ten von einem Rost 6 begrenzt. Dis segmentastige Ausnehmung in der Feuerglocke wird seitlich durch radial angeordnete Bleche 7 begrenzt, welche aussen an die die Feuerglocke umgebende Kesselwand 8 angrenzen.
Die den Feuerraum verlassenden Rauch gase strömen über die Abdeckungen 7, wie durch die Pfeile angezeigt, in den Zwischenraum zwischen die Feuerglocke und die diese in einem gewissen Abstand umgebende Wand 8 und gelangen in den Rauch gasstutzen 9. Der Rauchgasstutzen 9 ist wie bekannt mit einer Klappe 10 abschliessbar.
Oberhalb des Feuerraumes 1 ist ein nach unten offener Diffusor 11 vorgesehen, oberhalb von wel chem ein Heizölbrenner 12 angeordnet ist. Der Heiz ölbrenner 12 liegt dabei, wie dargestellt, teilweise innerhalb eines Hohlelinders 13, dessen Aussen- durchmesser etwas kleiner ist als der Innendurch messer,der umgebenden Kesselwandung 14.
Auf der Höhe des Hohlzylinders xnündgt eine Luftzufüh- rungsleitung 15, welche von einem Gebläse 16, z. B. einem Ventilator, mit Verbrennungsluft gespeist wird. Auf der Saugseite des Gebläses ist ein auto matisches Abschlussorgan vorgesehen, das bei Still- stand des Gebläses die Saugöffnung abschliesst.
Die Leitung 15 besitzt an ihrem ausserhalb des. Kessels gelegenen Rohrstück einige Perforationen (nicht sichtbar), welche durch einen Schieber 17 mit Lö chern freigelegt und zugedeckt werden können, wenn dieser in Pfeilrichtung axial zu dem Rohr bewegt wird.
Der Diffuser 11 schliesst an seinem oberen Ende mit einer Drallscheibe 18 ab, das heüsst einer Scheibe, welche, wie angedeutet, mindestens am Umfang zu ihrer Achse schräg verlaufende Perforationen auf- weist, .so dass die durch die Scheibe von:
oben nach unr- ten durchtretenden Verbrennungsgase bzw. Verbren nungsluft in Rotation versetzt werden und ein zu der vertikalen Kesselachse zentrischer Wirbel in dem Verbrennungsraum entsteht.
Die von dem Ventila tor 16 durch die Leitung 15 kommende Verbren nungsluft strömt durch den stauenden Ringspalt zwi schen dem Hohlzylinder 13 und der diesen konzen trisch umgebenden Kesselwamdung 14, wodurch der Eintrittswiderstand der Gebliäseluft und ferner deren Geschwindigkeit erhöht wird. Die Luft kann nur durch die Drallscheibe 18 in den Feuerraum 1 ein treten, so dass die erwähnte turbulente Strömung in dem Feuerraum entsteht.
Der beschriebene Kessel eignet sich sowohl zur Verbrennung von langflammigen und kurzflammigen Brennstoffen als auch zur Verbrennung von Heiz ölen. Bei kurzilamniigen Brennstoffen wird der Schie- bar 17 teilweise geöffnet,
so dass von oben Sekun därluft in den Verbrennungsraum eintreten kann. Das Gebläse 16 ist in diesem Falle ausgeschaltet. Die Primärluft wird dem Verbrennungsraum in üblicher Weise durch alydeckbare Perforationen 19 beispiels weise in der Schürtüre 5 zugeführt. Bei langflammi- gen Brennstoffen hingegen werden die Türen 4 und 5 sowie alle weiteren Öffnungen des Kessels luftdicht verschlossen,
so dass die Verbrennungsluft ausschliess lich über die Drallscheibe 18 von oben her vertikal in den Verbrennungsraum 1 gelangt. In diesem Fall läuft das Gebläse 16, wobei der Schieber 17 minde- stens teilweise geöffnet ist, so dass die überschüssige Verbrennungsluft bei diesem Schieber austreten kann bzw. der Druck in der Zuführungsleitung 15 weit gehend konstant bleibt.
Durch die von oben eintre tende Verbrennungsluft wird ein gewisser Druck auf die Flammen ausgeübt, so d:ass diese niedrig bleiben und infolgedessen auch eine erheblich bessere Ver brennung bewirkt wird. Durch die Massnahme, die eintretende Luft in Turbulenz zu versetzen, wird der Verbrennungsgrad weiterhin, erhöht.
Es hat sich bei praktischen Untersuchungen ergeben, dass bei der Verbrennung von langflammigen Brennstoffen auf die beschriebene Weise Kohlenstoffmonoxyd in dem Rauchgas kaum noch nachweisbar ist. Die Verbes serung durch das beschriebene Verfahren ist somit offensichtlich.
Der dargestellte Heizkessel ist daneben auch für die Verbrennung von flüssigen Brennstoffen geeignet. Bei der Verbrennung von flüssigem Brennstoff mit tels des Brenners 12 ist das Gebläse 16 eingeschaltet und der Schieber 17 geschlossen. Gegebenenfalls kann beispielsweise durch die Bohrungen 19 in der Schürtür 5 Sekundärluft zugeführt werden.
Das beschriebene Verfahren zur Verbrennung von langflammigen Brennstoffen kann auch bei be reits bestehenden Heizkesseld, sofern, diese entspre- chend ausgebildet sind, Anwendung finden.
Es ist jedoch in diesem Fall darauf zu achten, dass alle übrigen Öffnungen in dem Kessel, insbesondere die Füll- und Schürtüren, luftdicht abgeschlossen werden, da sonst Flammen durch diese Öffnungen herausge drückt werden. Wie erwähnt, findet die Verbrennung in diesem Fall unter Überdruck statt.
Durch die Anordnung einer Druckreguliervorrichtung - in, dem dargestellten Beispiel bei 17 gezeigt - besteht je doch nicht die Gefahr, dass sich ein zu grosser Druck in dem Verbrennungsraum ausbildet. Es sei noch er wähnt, dass die Form des Verbrennungsraumes bei der Durchführung des Verfahrens innerhalb gewisser Grenzen keine Rolle spielt, wenngleich Kessel mit einer grossen Brennstoffauflagefliäche vorzuziehen sind.
Method for operating a heating boiler and boiler for performing the method The present invention relates to a method for operating a heating boiler and a Heizkes sel for performing this method.
In the previously known firing of flammable fuels (coal, briquettes, wood waste, paper, etc.), carbon monoxide occurs in the flue gas particularly during the gasification period, which is of course a considerable disadvantage.
The present invention relates to a method for operating a heating boiler in which the occurrence of carbon monoxide is largely avoided. According to the invention, the method is characterized in that, during the combustion of long-flame fuels, combustion air is passed at least approximately vertically from above into the combustion chamber.
It has been shown experimentally that the proportion of carbon monoxide in the exhaust gas is considerably reduced when this procedure is followed. According to an exemplary embodiment of the method according to the invention, the mentioned effect can be further increased in that the combustion air is set in rotation when it enters the combustion chamber in such a way that a vortex is created around the boiler axis.
The device according to the present invention relates to a boiler which is suitable for burning solid fuels and with which the above-mentioned method according to the invention can be carried out.
The boiler is <I> according to </I> the invention characterized in that above the combustion chamber a; ends with a swirl disk from closed air supply duct.
The invention will then be explained in more detail with reference to the accompanying drawing, for example: porridge the boiler shown. the firebox 1 is surrounded by a fire bell 2, which is connected to the Heizwasserwassommunikulati: onssystem.
The fire bell, which is preferably circular in cross section, is cut out in a segment-like manner at a point 3, which is located next to the filling door 4 and the stoking door 5.
The combustion chamber is delimited by a grate 6 in a known manner. The segment-branched recess in the fire bell is laterally bounded by radially arranged metal sheets 7, which on the outside adjoin the boiler wall 8 surrounding the fire bell.
The flue gases leaving the combustion chamber flow over the covers 7, as indicated by the arrows, into the space between the fire bell and the wall 8 surrounding it at a certain distance and enter the smoke gas nozzle 9. The smoke gas nozzle 9 is known with a Flap 10 lockable.
Above the furnace 1, a downwardly open diffuser 11 is provided, above wel chem a heating oil burner 12 is arranged. As shown, the heating oil burner 12 lies partly within a hollow cylinder 13, the outer diameter of which is somewhat smaller than the inner diameter, of the surrounding boiler wall 14.
At the height of the hollow cylinder xnündgt an air supply line 15, which is driven by a fan 16, z. B. a fan, is fed with combustion air. An automatic shut-off device is provided on the suction side of the blower, which closes the suction opening when the blower is not running.
The line 15 has some perforations (not visible) on its pipe section located outside the boiler. These perforations can be exposed and covered by a slide 17 with holes when it is moved axially to the pipe in the direction of the arrow.
The diffuser 11 closes at its upper end with a swirl disk 18, that is to say a disk which, as indicated, has perforations which run obliquely to its axis at least on the circumference, so that the through the disk of:
Combustion gases or combustion air passing through from top to bottom are set in rotation and a vortex centric to the vertical boiler axis is created in the combustion chamber.
The combustion air coming from the ventila tor 16 through the line 15 flows through the damming annular gap between the hollow cylinder 13 and the boiler wall 14 surrounding this concentric, whereby the entry resistance of the fan air and also its speed is increased. The air can only enter the furnace 1 through the swirl disk 18, so that the aforementioned turbulent flow arises in the furnace.
The boiler described is suitable both for the combustion of long-flame and short-flame fuels and for the combustion of heating oils. With short-lined fuels, the slide 17 is partially opened,
so that secondary air can enter the combustion chamber from above. The fan 16 is switched off in this case. The primary air is supplied to the combustion chamber in the usual way through alydeckbaren perforations 19, for example in the stoke door 5. In the case of long-flame fuels, however, doors 4 and 5 and all other openings in the boiler are hermetically sealed,
so that the combustion air reaches the combustion chamber 1 vertically from above exclusively via the swirl disk 18. In this case, the fan 16 runs, the slide 17 being at least partially open, so that the excess combustion air can exit from this slide or the pressure in the supply line 15 remains largely constant.
The combustion air entering from above exerts a certain pressure on the flames, so that they remain low and, as a result, significantly better combustion is achieved. The measure of creating turbulence in the incoming air increases the degree of combustion.
Practical investigations have shown that when burning long-flame fuels in the manner described, carbon monoxide can hardly be detected in the flue gas. The improvement through the method described is thus evident.
The boiler shown is also suitable for the combustion of liquid fuels. When burning liquid fuel with means of the burner 12, the fan 16 is switched on and the slide 17 is closed. If necessary, secondary air can be supplied through the bores 19 in the stoking door 5, for example.
The described method for burning long-flame fuels can also be used with already existing boilers, provided that they are designed accordingly.
In this case, however, it must be ensured that all other openings in the boiler, in particular the filling and stoking doors, are hermetically sealed, otherwise flames will be forced out through these openings. As mentioned, in this case the combustion takes place under positive pressure.
By arranging a pressure regulating device - shown in the example shown at 17 - there is, however, no risk that too great a pressure will develop in the combustion chamber. It should also be mentioned that the shape of the combustion chamber plays no role within certain limits when carrying out the process, although boilers with a large fuel contact area are to be preferred.