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Dreizugkessel

Über diesen Artikel

Lesezeit

3 Minuten

Veröffentlichung

12.07.2021

Letztes Update

17.08.2022

Aufbau, Funktion und Arten von Dreizugkesseln

Ein Dreizugkessel ist ein Heizkessel, der so konstruiert ist, dass sich weniger Stickoxide bilden und die Emissionen reduziert werden. Die Verbrennungsgase strömen beim Dreizugkessel durch drei verschiedene Züge, während bei anderen Heizkesseln zwei üblich sind. Dadurch verweilen die Verbrennungsgase weniger lang in der Brennkammer, der heißesten Zone eines Kessels.

Inhalt des Wiki-Artikels

Aufbau und Funktion von Dreizugkesseln

Wie viele Schadstoffe ein Heizkessel verursacht, ist von der Verweildauer der Verbrennungsgase in der heißesten Zone abhängig. Je kürzer die Verweilzeit, desto geringer ist die Stickoxidbildung. Der Dreizugkessel ist so aufgebaut, dass die Gase möglichst kurz in der Brennkammer bleiben. Im Brenner des Kessels wird ein Brennstoff verfeuert, zugleich wird Luft zugeführt. Durch die Verbrennung erhitzt sich die Brennkammer des Kessels. Im Inneren des Kessels verlaufen Rohrleitungen mit einer Trägerflüssigkeit, in der Regel handelt es sich um Wasser. Die bei der Verbrennung entstehenden Verbrennungsgase strömen zuerst durch die Brennkammer und an deren hinterem Ende durch eine wassergekühlte Wendekammer in den zweiten Zug, die sogenannte Rückströmzone. Diese leitet die Gase zum vorderen Teil des Kessels zurück. Durch eine weitere Wendekammer gelangen sie in den dritten Zug. Weil die Verbrennungsgase die Brennkammer durch die hintere Wendekammer verlassen, wird der Flammenkern nicht von rückströmenden Gasen umschlossen. So kann die Flamme mehr Wärme abgeben und wird dadurch nicht so heiß wie in Heizkesseln mit nur zwei Zügen. Deswegen und weil die Verbrennungsgase weniger lang in der Brennkammer bleiben, ist die Stickoxidbildung bei Dreizugkesseln reduziert. Heizkessel werden zur Gewinnung von Wärmeenergie genutzt. Die thermische Energie, die bei der Verbrennung von Energieträgern entsteht, wird auf die Trägerflüssigkeit in den Rohrleitungen übertragen, die sie dann beispielsweise zu Heizkörpern oder in die Fußbodenheizung transportiert.

Wo werden Dreizugkessel eingesetzt?

Dreizugkessel können andere Heizkessel ersetzen, um den Emissionsausstoß zu verringern. Sie werden zum Heizen und zur Warmwasserbereitung in Gebäuden eingesetzt. Darüber hinaus dienen sie in der Industrie zur Dampferzeugung.

Arten von Dreizugkesseln

Dreizugkessel können mit unterschiedlichen Energieträgern befeuert werden. Gängig sind unter anderem Dreizugkessel, die mit Holzpellets betrieben werden, da sie aus wirtschaftlicher Sicht besonders effizient sind. Am häufigsten werden die Heizkessel allerdings immer noch mit Heizöl oder Gas betrieben. Darüber hinaus gibt es Dreizugkessel, die mit Deponiegas, Propangas oder Hackschnitzeln befeuert werden. Das Prinzip wird bei Klein-, Mittel- und Großkesseln genutzt. Wie ein Dreizugkessel im Detail konstruiert ist, hängt von den jeweiligen Wärmeanforderungen ab. Dampferzeuger lassen sich im Hinblick auf ihre Bauweise in (Flammrohr-)Rauchrohrkessel und Wasserrohrkessel unterscheiden. Rauchrohrkessel werden auch Großwasserraumkessel genannt. Beide Arten können als Dreizugkessel realisiert werden. Wasserrohrkessel setzen sich aus Rohrsystemen zusammen. Diese sind mit einer Dampftrommel verbunden, in der die Phasen Wasser und Dampf getrennt werden. Rauchrohrkessel vereinen dagegen Phasentrennung und Wärmeübertragung, in der Dampftrommel befinden sich waagrechte Rauchrohre, die von Wasser umgeben sind und durch die Rauchgas strömt. Großkessel, die Dampf mit sehr hohem Druck erzeugen, sind immer Wasserrohrkessel.

Dreizug-Rauchrohrkessel

Der zulässige Betriebsdruck ist von der Größe des Rauchrohrkessels abhängig und reicht bis zu 25 bar. Rauchrohrkessel können bis zu 26 Tonnen Dampf pro Stunde liefern. Sie erfüllen die Anforderungen des Großteils der industriellen Prozesse an die Dampferzeugung bezüglich des Drucks und der Dampfmenge. Das Bauprinzip wird in der Regel genutzt, wenn Niederdampfdruck bis zu 1 bar erzeugt wird. Der am meisten eingesetzte Rauchrohrkessel ist der Dreizug-Rauchrohrkessel. In diesem durchströmt das Rauchgas den Kessel dreimal in horizontaler Richtung. Vorteilhaft an Dreizug-Rauchrohrkesseln ist, dass vordere und hintere Wendekammer sowie die Rauchrohre für die Reinigung gut zugänglich sind. Außerdem zeichnet sich diese Bauweise durch ein großes Wasservolumen aus, das den Dreizugkessel unempfindlich gegenüber Lastschwankungen macht. Damit einher geht allerdings eine gewisse Trägheit im Aufheiz- und Regelverhalten des Heizkessels.

Dreizug-Wasserrohrkessel

Wasserrohrkessel gibt es in zwei Varianten, nämlich als Schnelldampferzeuger bis rund 30 bar und als Wasserrohrkessel mit bis zu 300 bar. Dreizug-Wasserrohrkessel werden häufig im kleinen Leistungs- und Niederdruckbereich eingesetzt. Das Kennzeichen dieser Bauweise ist, dass Rauchgase in drei Kesselzügen Wärmetauscherrohre umströmen. Vorteilhaft an Dreizug-Wasserrohrkesseln ist, dass eine sehr kompakte Realisierung mit integrierter Feuerung möglich ist. Jedoch sind die Wärmetauscherteile bei Dreizug-Wasserrohrkesseln schwieriger zu reinigen als bei Dreizug-Rauchrohrkesseln. Die Wassermenge ist in Dreizug-Wasserrohrkesseln geringer als in Dreizug-Rauchrohrkesseln, so dass sie schneller anfahrbar sind. Dreizug-Wasserrohrkessel im kleinen Leistungs- und Niederdruckbereich sind gewöhnlich Schnelldampferzeuger bis 30 bar.

Dreizugkessel als Spitzenlastkessel

Dreizugkessel können auch als Spitzenlastkessel zum Einsatz kommen, zum Beispiel in Verbindung mit Heizungsanlagen, die mit erneuerbaren Energien betrieben werden und darauf ausgelegt sind, lediglich die Grundlast zu decken. Auch bei Blockheizkraftwerken (BHKW) werden Dreizugkessel als Spitzenlastkessel genutzt, da sie gegenüber Heizkesseln mit zwei Zügen einige Vorteile bieten.

Vorteile von Dreizugkesseln

Dreizugkessel haben gegenüber Heizkesseln mit zwei Zügen gleich mehrere Vorteile:

  • Es bilden sich weniger Stickoxide, weil durch das Wasser im Kessel die Temperatur der Flamme niedriger ist
  • Es entstehen weniger CO2-Emissionen
  • Sie sind effizienter, so dass weniger Brennstoff für die gleiche Wirkung erforderlich ist

Aufgrund ihrer Vorteile werden Dreizugkessel häufig als Großraumraumkessel zur Hochdruckdampferzeugung eingesetzt.

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