[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Ölverdampfungsbrenners, bei
dem unter Druckzufuhr von Frischluft und unter Beimischung von in den Brenner rückgeführter
Abgase der eingedüste flüssige Brennstoff in einer in Ausströmrichtung divergierenden
Drallströmung weiter aufgelöst wird, und bezieht sich ferner auf einen Brenner zur
Durchführung des Verfahrens.
[0002] Ein solches Verfahren ist nach der EP-A-0 436 113 bekannt und ebenso ein dafür geeigneter
Brenner, der im wesentlichen aus einem Gehäuse besteht, an dem zentrisch der Ölzufuhrdüsenstock
mit diesen umgebender Zufuhröffnung zur Einleitung von Frischluft angeordnet ist,
der in einen brennkammerseitig im Gehäuse angeordneten, in Ausströmrichtung divergierenden
Dralltopf gerichtet ist, an dem Abgaseinsaugkanäle angeordnet sind, die in den Bereich
tangential in den Dralltopf gerichteter Injektoren für die Einleitung rückgeführter
Abgase in den Dralltopf einmünden. Mit diesem Verfahren und dem zugehörigen Brenner
können die Schadstoff-Emissionswerte auch bei der Verbrennung flüssiger Brennstoffe
minimiert werden. Es hat sich jedoch bei der praktischen Umsetzung des Verfahrens
gezeigt, daß in der Anlaufphase des Brenners, wenn also noch keine Betriebstemperaturen
in der Brennkammer und am Brenner herrschen, dieser nach erfolgter Zündung häufig
wieder ausgeht und nur unter Schwierigkeiten zum Permanentbetrieb zu bringen ist.
[0003] Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren
und den zugehörigen Brenner dahingehend zu verbessern, daß die erwähnte Anlaufschwierigkeiten
nicht mehr auftreten.
[0004] Diese Aufgabe ist bezüglich des Verfahrens dadurch gelöst, daß die Rückführung und
Einleitung der Abgase in den Brenner erst grundsätzlich nach Durchfahren der Brenneranlaufphase
bewirkt wird. Am einfachsten und bevorzugt erfolgt dies dadurch, daß die Zufuhr rückgeführter
Abgase während der Anlaufphase durch pneumatisch erzeugte Sperrvorhänge aus Frischluft
unterbunden wird.
[0005] Wie sich gezeigt hat, gelingt es auf diese einfache Weise nach Zündung des zerstäubten
bzw. quasi verdampften Brennstoffes, was am brennerkammerseitigen Ende des Dralltopfes
erfolgt, das Brennen während der Anlaufphase aufrechtzuerhalten und den Brenner ohne
Unterbrechung in Betrieb zu halten und in die normale Betriebsphase bei sich dann
eingestellten, weitgehend konstanten Betriebstemperaturen in der Brennkammer und am
Brenner überzuleiten.
[0006] Die Unterbindung der Abgasrückführung während der Anlaufphase erfolgt mit "betätigbaren
Mitteln", worunter zu verstehen ist, daß ab Zündung des Brenners mit diesen Mitteln
die Abgaszufuhr bis zum Erreichen normaler Betriebstemperaturen unterbunden bleibt,
dann aber sensor- oder ggf. auch zeitgesteuert die Mittel betätigt bzw. geöffnet werden,
um die Abgaszufuhr für die ganze Dauer der normalen Betriebsphase aufrechtzuerhalten.
Dies erfolgt nun nicht etwa mit störanfälligen, mechanisch betätigbaren Schiebern
oder Klappen an bzw. in den Kanälen für die Abgasrückführung, sondern erfindungsgemäß
mit einer Ausbildung des Brenners dahingehend, daß an den Abgaseinsaugkanälen die
Abschaltmittel in Form von an den Abgaseinsaugkanälen angeordneten Frischluftzufuhrkanälen
ausgebildet und diese mit quer in die Abgaseinsaugkanäle einmündenden Frischluftausblasöffnungen
versehen sind.
[0007] Dadurch wird dem unter der Injektorwirkung einströmenden, aus der Brennkammer rückgeführten
Abgasstrom gewissermaßen ein Sperrvorhang aus Frischluft quer in den Weg gestellt,
der die Abgaseinleitung weitestgehend unterbindet und zudem in der Anlaufphase für
zusätzliche Frischluftzufuhr sorgt. Für die Frischluftzufuhr zur Ausbildung des Sperrvorhanges
kann außerhalb, d.h. vor dem Brenner, ein kleines, bedarfsgesteuertes, also ein ein-
und ausschaltbares Gebläse vorgesehen werden; es ist aber auch möglich, vom Druckkanal
des Brennergebläses zu öffnende und zu schließende Leitungen zur Ausbildung der Sperrvorhänge
abzuzweigen und zu den Frischluftkanälen zu führen, wobei sich die Stellmittel zum
Öffnen und Schließen vor dem eigentlichen Brenner befinden, also keinen hohen Temperaturen
ausgesetzt sind.
[0008] Entscheidend dafür, daß ein Ölverdampfungsbrenner der genannten Art überhaupt auch
für Heizkessel mit Abgasrückführung erfolgreich genutzt werden kann, die nicht nur
im Dauerbetrieb laufen, sondern entsprechend geregelt nach Bedarf mehr oder weniger
oft ein- und ausgeschaltet werden, um Brennstoff zu sparen, ist also zum einen die
Unterbindung der Abgasrückführung während der jeweiligen Anlaufphasen, und zum anderen,
daß diese Unterbindung der Abgasrückführung nicht mit mechanischen Mitteln, sondern
auf pneumatische Weise mittels der Sperrvorhänge aus Frischluft erfolgt, deren Regelung,
d.h. deren An-und Abschaltung, außerhalb temperaturkritischer Zonen durchaus mit mechanischen
Mitteln erfolgen kann.
[0009] Eine Regelung bzw. Drosselung rückgeführter Abgasmengen ist zwar nach der DE-A-24
61 078 bekannt, hierbei geht es aber nur um eine Einflußnahme auf die Flammtemperatur
zwecks NOX-Reduzierung und nicht um das Problem der Aufrechterhaltung des Brennvorganges
während der Anlaufphase, und zum anderen wird hierbei die Drosselung der rückgeführten
und noch mehr oder weniger heißen Abgase unmittelbar durch einen hülsenartigen, mechanisch
zu betätigenden Schieber bewirkt. Die zurückzuführenden Abgase werden hierbei im übrigen
erst vom Rauchgasabzug des Heizkessels abgezogen und außerhalb des Kessels durch eine
Rückführleitung zum Brenner geleitet.
[0010] Das erfindungsgemäße Verfahren und der Brenner werden nachfolgend anhand der zeichnerischen
Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
[0011]
Fig. 1 perspektivisch den Ölverdampfungsbrenner;
Fig. 2 einen Schnitt durch den Brenner längs Schnittebene 11-11 in Fig. 1;
Fig. 3 schematisiert einen Schnitt durch den Brenner längs Linie 111-111 in Fig. 2;
Fig. 4 schematisch und im Schnitt eine Ausführungsform des Brenners mit der Luftführung
für die Erzeugung der Sperrvorhänge und
Fig. 5 entsprechend Fig. 4 eine weitere Ausführungsform.
[0012] Der Brenner besteht aus einem Gehäuse 1, an dem zentrisch die Ölzufuhrleitung 2 mit
der Düse D angeordnet ist. Die Luft für die Verbrennung des durch die Düse D fein
vernebelten, also quasi verdampften Öls wird durch die Öffnung 2' zugeführt, in der
sich koaxial die Ölzufuhr 2 erstreckt.
[0013] Die Düse D ist in einen oben und unten offenen konischen Trichter 3 gerichtet, der
zwei in Form von Injektoren 5 ausgebildeten Bereichen aufweist, d.h., diese Injektoren
5 sind in der Wand 3' des Trichters 3 angeordnet. Der ganze Teil A des Brenners ragt
dabei in die Brennkammer K (siehe Fig. 3) des nur angedeuteten Heizkessels HK ein.
Der Trichter 3 befindet sich, wie deutlich aus Fig. 1 ersichtlich, in einem nach zwei
Seiten offenen Schacht 4 des Gehäuses 1. Dieser Schacht 4 ist von zwei Luftkammern
6 begrenzt, deren Innenwände 7 fluchtend zu den Einströmöffnungen 5' der beiden Injektoren
5 mit Luftausströmöffnungen 8 versehen sind. An den beiden Injektoren 5 sind entsprechend
schräggestellte Röhrchen 9 angeordnet, die an den Boden 10 des Schachtes 4 angeschlossen
sind, der (siehe Fig. 3) in Form einer Luftkammer 11 ausgebildet ist, die einen kleinen
Durchgriffskanal 12 für die Ölzufuhrleitung 2 aufweist. An diese Luftkammer 11 ist
eine Luftzufuhrleitung 13 angeschlossen, durch die, was noch näher erläutert wird,
Luft für die Ausbildung der Sperrvorhänge 15 an den Injektoren 5 während der Anlaufphase
des Brenners zugeleitet wird.
[0014] Die aus den Luftausströmöffnungen 8 mit hoher Geschwindigkeit ausströmende und in
die Einströmöffnungen 5' der Injektoren 5 einströmende Luft läßt an den Einströmöffnungen
5' einen Unterdruck entstehen, durch den ein Teil der in der Brennkammer K entstehenden
Gas in den Schacht 4 des Brenners und damit in die Injektoren 5 eingesaugt wird, d.h.
aus den Injektoren 5 strömt ein Gemisch aus Luft und Abgas in den Trichter 3 ein und
bildet dort eine den von der Düse D gebildeten und brennenden Ölnebel umgebende Drallströmung,
die sich mit der Flamme vermischt und die Flammentemperatur reduziert. Dies gilt für
den Dauerbetrieb.
[0015] Während der Anlaufphase des Brenners, d.h. bis sich in der Brennkammer K und am Brenner
selbst normale Betriebstemperaturen eingestellt haben, wird durch die Luftzufuhrleitung
13 Luft unter Druck der Luftkammer 11 zugeführt, die durch die Luftkammer 11 in die
Röhrchen 9 gelangen und aus deren Öffnungen 14 in die Injektoren 5 ausströmt und dort
die Sperrvorhänge 15 bildet, die punktiert in Fig. 2 angedeutet sind. Durch diese
Sperrvorhänge 15 wird aber weitestgehend die Zufuhr von Abgas unterbunden und damit
das Brennen der Flamme während der Anlaufphase sichergestellt.
[0016] Wenn die Injektoren 5, wie in Fig. 2 links oben dargestellt, beidseitig offen sind,
so sind auf beiden Seiten des Injektors 5 Röhrchen 9 angeordnet. Wenn die Injektoren
5 jedoch, wie rechts unten dargestellt, nur einseitig offen sind, was auch möglich
ist, so ist nur ein Röhrchen 9 angeordnet.
[0017] Was nun die gesteuerte Luftzufuhr zu den Röhrchen 9 betrifft, wird hierzu auf die
Fig. 4 und 5 verwiesen, die stark schematisiert den Brenner mit den Steuerelementen
darstellen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist für die Luftzufuhr ein kleines,
separates, aber ausreichend druckstarkes Gebläse 16 vorgesehen, das bei Einschaltung
des Brenners und des Brennergebläses 17 mit eingeschaltet wird. Der Antrieb 16' dieses
Gebläses 16 ist entweder mit einer Zeitschaltuhr 18 oder mit einem in der Brennkammer
K angeordneten Thermosensor 19 verbunden.
[0018] Nach einer der Dauer der Anlaufphase des Brenners entsprechend vorgegebenen Periode
schaltet dann die Zeitschaltuhr 18 des Gebläses 16 ab. Sofern ein Thermosensor 19
vorgesehen ist, wird dies durch den Thermosensor 19 bewirkt, wenn sich normale Betriebstemperaturen
in der Brennkammer K und am Brenner eingestellt haben.
[0019] Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 wird die Luftzufuhrleitung 13 (siehe auch Fig.
3) mit einem Ventil 20 versehen, das während der Anlaufphase des Brenners geöffnet
ist, so daß durch diese Luftzufuhrleitung 13 Luft auch in die Luftkammer 11 und damit
in die Röhrchen 9 gelangen kann. Dieses mit einem Stellantrieb 20' versehene Ventil
20, das sich außerhalb wechselnder Temperaturbereiche des Brenners befindet, ist ebenfalls
entsprechend Fig. 4 mit einer Zeitschaltuhr 18 oder einem Thermosensor 19 verbunden
und wird von diesen Elementen am Ende der Anlaufphase geschlossen.
Bezugszeichenliste:
[0020]
1 Gehäuse
2 Ölzufuhrleitung
2' Öffnung
3 konischer Trichter
4 Schacht
5 Injektor
5' Einströmöffnung
6 Luftkammer
7 Innenwände
8 Luftaustrittsöffnungen
9 Röhrchen
10 Boden
11 Luftkammer
12 Durchgriffskanal
13 Luftzufuhrleitung
14 Öffnungen
15 Sperrvorhang
16 Gebläse
16' Antrieb
17 Brennergebläse
18 Zeitschaltuhr
19 Thermosensor
20 Ventil
20' Stellantrieb
D Düse
K Brennkammer
1. Verfahren zum Betrieb eines Överdampfungsbrenners, bei dem unter Druckzufuhr von
Verbrennungsluft und unter Beimischung von in den Brenner rückgeführter Abgase der
eingedüste flüssige Brennstoff in einer in Ausströmrichtung divergierender Drallströmung
weiter aufgelöst wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rückführung und Einleitung der Abgase in die Drallströmung erst nach Durchfahren
der Brenneranlaufphase bewirkt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zufuhr der rückgeführten Abgase während der Anlaufphase durch pneumatisch
erzeugte Sperrvorhänge aus Luft unterbunden wird.
3. Ölverdampfungsbrenner zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend
aus einem Gehäuse (1) mit einem Trichter (3) zur Ausbildung einer Drallströmung, wobei
am Trichter (3) mindestens ein Injektor (5) für die Einleitung der Verbrennungsluft
und die Ansaugung von Abgasen aus der Brennkammer (K) angeordnet und eine Ölzufuhrleitung
(2) mit
Düse (D) in den Trichter (3) gerichtet ist und wobei ferner vor dem Injektor (5) eine
Luftzufuhrkammer (6) mit in den Injektor (5) gerichteten Luftausströmöffnungen (8)
angeordnet ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß am mindestens einen Injektor (5) mindestens ein Luftzufuhrkanal, wie Röhrchen
(9) mit quer in die Einströmöffnung (5') des Injektors (5) gerichteten Öffnungen (14)
angeordnet und der Luftzufuhrkanal mit Mitteln zur gesteuerten Unterbrechung der Luftzufuhr
am Ende der Anlaufphase des Brenners versehen ist.
4. Ölverdampfungsbrenner nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Trichter (3) sich diagonal gegenüberstehend zwei Injektoren (5) mit jeweils
mindestens einem Röhrchen (9) angeordnet sind und jedem Injektor (5) eine Luftkammer
(6) mit Luftausströmöffnungen (8) zugeordnet ist, welche Luftkammern (6) einen nach
zwei Seiten offenen Schacht (4) im Gehäuse (1) begrenzen.
5. Ölverdampfungsbrenner nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Injektoren (5) nach beiden Seiten zum Schacht (4) hin offen und beidseitig
an jeder Einströmöffnung (5') der Injektoren (5) je ein Röhrchen (9) angeordnet ist.
6. Ölverdampfungsbrenner nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Injektoren (5) nach einer Seite zum Schacht (4) hin offen sind und an den
Einströmöffnungen der Injektoren (5) ein Röhrchen (9) angeordnet ist.
7. Ölverdampfungsbrenner nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Röhrchen (9) an einer den Boden (10) des Schachtes (4) bildenden Luftkammer
(6) angeschlossen sind, an welche Luftkammer (6) eine Luftzufuhrleitung (13) angeschlossen
ist und welche Luftzufuhrkammer (6) mit einem zentrischen Durchgriffskanal (12) für
die Ölzufuhrleitung (2) versehen ist.
8. Ölverdampfungsbrenner nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftzufuhrleitung (13) für das mindestens eine Röhrchen (9) mit einem separaten
Gebläse (16) versehen ist, dessen Antrieb (16') mit einer Zeitschaltuhr (18) oder
einem Thermosensor (19) in Schaltverbindung steht.
9. Ölverdampfungsbrenner nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftzufuhrleitung (13) für das mindestens eine Röhrchen (9) mit dem Brennergebläse
(17) für die Verbrennungsluftzufuhr des Brenners in Verbindung steht und die Luftzufuhrleitung
(13) mit einem Ventil (20) versehen ist, dessen Stellantrieb (20') mit einer Zeitschaltuhr
(18) oder einem Thermosensor (19) in Schaltverbindung steht.