Verfahren zum Betrieb einer Kesselanlage

Abstract

 Beim Betrieb einer Kesselanlage (100), welche mit einem Luftplenum (104) ausgestattet ist, wird während der Startphase über eine Abblasevorrichtung (106) der Vordruck in diesem Luftplenum (104) bezüglich aus diesem Luftplenum (104) zur Verfügung gestellter Verbrennungsluft (7) und Startluft (105) zeitlich und betragsmässig abgesenkt. Damit wird die Luftzahl zum Brenner verringert. Dies bewirkt, dass mit einem solchen nahstöchiometrischen Brennstoff/Luft-Gemisch im Brenner günstige Zündbedingungen geschaffen und die Schadstoff-Emissionen während der Startphase extrem reduziert werden.

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft auch eine Kesselanlage zur Durchführung dieses Verfahrens.

Stand der Technik

[0002] Insbesondere bei Vormischbrennern mit Rauchgasrückführung wird zusätzlich zu der normalen Verbrennungsluft während des Startvorganges und insbesondere beim Zünden statt Rauchgas Luft in die Reaktionszone gefördert. Durch die unerwünschte Erhöhung der Luftzahl wird die Zündung des Brennstoff/Luft-Gemisch erschwert oder verunmöglicht, die Flammenstabilisation geschwächt und die Schadstoff-Emissionen beim Start, insbesondere CO und UHC (= unverbrannte Kohlenwasserstoffe) erhöht.
Zwar lässt sich die unerwünschte Erhöhung der Luftzahl im Startvorgang durch andere Massnahmen verhindern. Im Vordergrund steht hier die Möglichkeit, eine Startregelung durch Drosselung des Gebläse durch reduzierte Motordrehzahl zu bewerkstelligen. Eine solche Vorkehrung ist indessen kostspielig, bei einem nachträglichen Einbau recht aufwendig, denn das Gebläse müsste mit einem Frequenzrichter ausgestattet werden, weshalb eine solche Massnahme wenig Akzeptanz findet, bei Kesselanlagen eingesetzt zu werden.

Darstellung der Erfindung

[0003] Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art Schritte vorzuschlagen, welche den Betrieb einer solchen Kesselanlage unter allen Aspekten günstig beeinflussen.

[0004] Dies wird erreicht, indem eine Massnahme vorgesehen wird, welche während des Startvorganges aus dem Luftplenum, das den Brenner mit Luft versorgt und in welches mittels eines vorgeschalteten Gebläses Luft unter einem definierten Vordruck gefördert wird, ein Anteil Luft durch eine Oeffnung abgeblasen wird, dergestalt, dass damit der Vordruck im Plenum abgesenkt, der Luftmassenstrom durch den Brenner reduziert und damit die Luftzahl verringert wird.

[0005] Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass mit einem nahstöchiometrischen Brennstoff/Luft-Gemisch im Brenner günstige Zündbedingungen geschaffen und die Schadstoff-Emissionen beim Start extrem reduziert werden.

[0006] Insbesondere bei einem mit einem flüssigen Brennstoff betriebenen Brenner mit passiver Rauchgasrückführung wird durch den reduzierten Brennermassenstrom und den höheren Flammentemperaturen eine schnellere Aufheizung des Systems erreicht, die zu besserer Tropfenverdampfung und Vermischung führt. dadurch wird nicht nur bei der Zündung, sondern während der gesamten Startphase die Schadstoff-Emissionen, insbesondere CO und UHC, drastisch reduziert.

[0007] Vorteilhafte und zweckmässige Weiterbildungen der erfindungsgemässen Aufgabenlösung sind in den weiteren abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

[0008] Im folgenden wird anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind fortgelassen worden. Gleiche Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Strömungsrichtung der Medien ist mit Pfeilen angegeben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0009] Es zeigt:

Fig. 1

eine Kesselanlage, welche mit einem Vormischbrenner betrieben wird, mit einer Vorrichtung zur Regulierung der Startluft für einen Brenner mit Rauchgasrückführung,

Fig. 2

einen Vormischbrenner zum Betrieb der Kesselanlage, in perspektivischer Darstellung,

Fig. 3

eine weitere perspektivische Darstellung dieses Vormischbrenners aus anderer Ansicht in vereinfachter Form,

Fig. 4

einen Schnitt durch den Vormischbrenner gemäss Fig.2 oder 3, mit Injektoren bestückt, wobei die Einströmungsebene von Zuführungskanälen parallel zur Brennerachse verlaufen,

Fig. 5

eine Konfiguration des Injektorsystems in Strömungsrichtung,

Fig. 6

eine weitere Ausgestaltung der Einströmungsebene von Zuführungskanälen und

Fig. 7

eine weitere Konfiguration des Injektorsystems in Strömungsrichtung.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit

[0010] Fig. 1 zeigt eine Kesselanlage 100, wie sie üblicherweise für Heizungsfeuerungen eingesetzt wird. Diese Kesselanlage besteht im wesentlichen aus einem aus einem Flammrohr 101 gebildeten Brennraum 102, der durch eine wärmebeständige Schottung 103 umgeben ist. Die Kesselanlage wird hier durch einen Vormischbrenner betrieben, dessen Beschreibung aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht. Der Betrieb dieser Kesselanlage lässt sich indessen nicht ausschliesslich mit dem dargestellten Vormischbrenner bewerkstelligen; andere Brennerarten können auch zum Einsatz gelangen. Kopfseitig weist der Brennraum 102 ein Luftplenum 104 auf, welches den Vormischbrenner mit Luft versorgt. Die Speisung dieses Luftplenums 104 geschieht vorzugsweise anhand eines vorgeschalteten nicht näher dargestellten Gebläses, das Luft unter einem definierten Vordruck liefert. Während der Startphase wird ein Anteil der kontinuierlich in das Luftplenum 104 eingeführten Luft durch eine Abblasevorrichtung bewerkstelligt, so dass der Vordruck in diesem Luftplenum 104 entsprechend sinkt. Damit wird erreicht, dass der Luftmassenstrom für den Betrieb des Brenners (Vgl. Fig. 2 und 3, Pos. 7) sowie eine zur Unterstützung einer schadstoffarmen Startphase eingeführte Startluft 105 reduziert wird. Mit dieser Vorkehrung wird die Luftzahl im Verbrennungsprozess des Vormischbrenners verringert, womit mit diesem nahstöchiometrischen Brennstoff/Luft-Gemisch im Vormischbrenner günstige Zündbedingungen geschaffen und die Schadstoff-Emissionen während der Startphase extrem reduziert werden. Die ebenfalls aus dem Luftplenum 104 stammende Startluft 105 wird an bestimmte und geeignete Stellen im Vormischbrenner eingedüst, wobei auch bei der Einbringung dieser Startluft 105 die Unterstützung der Flammenstabilisierung, die Erhöhung der Qualität des Zündverhaltens sowie die Minimierung der Schadstoff-Emissionen während der Startphase im Vordergrunde stehen. Die Abblasevorrichtung besteht aus einem Magnetventil 106, das eine Oeffnung 107 nach aussen freigibt. Eine Steuerung dieses Magnetventils 106 bei Absenkung des Vordruckes im Luftplenum 104 während der Startphase lässt sich einfach realisieren, wobei selbstverständlich auch andere direkt angesteuerte Abblasevorrichtungen hier möglich sind. Die Absenkung lässt sich zeitlich und betragsmässig den jeweiligen Verhältnissen anpassen. Ein autonomes Startluft-Management über ein separates Magnetventil lässt sich auch realisieren. Insbesondere bei einem Betrieb des Vormischbrenners mit einem flüssigen Brennstoff sowie mit passiver Rauchgasrückführung (Vgl. Fig. 4-7) wird durch den reduzierten Luftmassenstrom zum Vormischbrenner sowie die höheren Flammentemperaturen eine schnellere Aufheizung des Systems erreicht, wobei diese Aufheizung zu besserer Tropfenverdampfung und Vormischung des besagten flüssigen Brennstoffes führt. Dadurch wird nicht nur die Zündung, sondern auch während der gesamten Startphase die Schadstoff-Emissionen drastisch reduziert.

[0011] Fig. 2 zeigt einen Vormischbrenner in perspektivischer Darstellung. Zum besseren Verständnis des Gegenstandes ist es vorteilhaft, wenn gleichzeitig bei der Erfassung von Fig. 2 mindestens auch Fig. 3 herangezogen wird. Diese zwei Figuren haben hauptsächlich den Zweck, die Art und die Funktionsweise eines solchen Brenners abzustecken.

[0012] Der Vormischbrenner gemäss Fig. 2 besteht aus zwei hohlen kegelförmigen Teilkörpern 1, 2, die versetzt zueinander ineinandergeschachtelt sind und mit einem gasförmigen und/oder flüssigen Brennstoff betrieben wird. Unter dem Begriff "kegelförmig" wird hier nicht nur die gezeigte, durch einen festen Oeffnungswinkel charakterisierte Kegelform verstanden, sondern er schliesst auch andere Konfigurationen der Teilkörper mit ein, so eine Diffusor- oder diffusorähnliche Form sowie eine Konfusor- oder konfusorähnliche Form. Diese Formen sind vorliegend nicht speziell dargestellt, da sie dem Fachmann ohne weiteres geläufig sind. Die Versetzung der jeweiligen Mittelachse oder Längssymmetrieachse der Teilkörper 1, 2 zueinander (Vgl. Fig. 3, Pos. 3, 4) schafft auf beiden Seiten, in spiegelbildlicher Anordnung, jeweils einen tangentialen Lufteintrittskanal 5, 6 frei, durch welche die Verbrennungsluft 7 in Innenraum des Vormischbrenners, d.h. in den Kegelhohlraum 8 strömt. Die beiden kegeligen Teilkörper 1, 2 weisen je einen zylindrischen Anfangsteil 9, 10, die ebenfalls, analog den vorgenannten Teilkörpern 1, 2, versetzt zueinander verlaufen, so dass die tangentialen Lufteintrittskanäle 5, 6 über die ganze Länge des Vormischbrenners vorhanden sind. Im Bereich des zylindrischen Anfangsteils ist eine Düse 11 zur vorzugsweise Zerstäubung eines flüssigen Brennstoffes 12 untergebracht, dergestalt dass deren Eindüsung in etwa mit dem engsten Querschnitt des durch die Teilkörper 1, 2 gebildeten Kegelhohlraumes 8 zusammenfällt. Die Eindüsungskapazität und die Betriebsart dieser Düse 11 richtet sich nach den vorgegebenen Parametern des jeweiligen Vormischbrenners. Der durch die Düse 11 eingedüsten Brennstoff 12 kann bei Bedarf mit einem rückgeführten Abgas angereichert werden; sodann ist es auch möglich, durch die Düse 11 die komplementäre Einspritzung einer Wassermenge zu bewerkstelligen.

[0013] Selbstverständlich kann der Vormischbrenner rein kegelig, also ohne zylindrische Anfangsteile 9, 10 ausgebildet sein. Die Teilkörper 1, 2 weisen des weiteren je eine Brennstoffleitung 13, 14 auf, welche entlang der tangentialen Eintrittskanäle 5, 6 angeordnet und mit Eindüsungsöffnungen 15 versehen sind, durch welche vorzugsweise ein gasförmiger Brennstoff 16 in die dort vorbeiströmende Verbrennungsluft 7 eingedüst wird, wie dies durch Pfeile 16 versinnbildlicht wird, wobei diese Eindüsung zugleich die Brennstoffinjektionsebene (Vgl. Fig. 3, Pos. 22) des Systems bildet. Diese Brennstoffleitungen 13, 14 sind vorzugsweise spätestens am Ende der tangentialen Einströmung, vor Eintritt in den Kegelhohlraum 8, plaziert, dies um eine optimale Luft/Brennstoff-Mischung zu gewährleisten.

[0014] Brennraumseitig weist der Vormischbrenner eine als Verankerung für die Teilkörper 1, 2 dienende Frontplatte 18 mit einer Anzahl Bohrungen 19 auf, durch welche bei Bedarf eine Misch- bzw. Kühlluft 20 dem vorderen Teil des Brennraumes 17 bzw. dessen Wand zugeführt wird.

[0015] Wird der Vormischbrenner, wie bereits beschrieben, allein mittels eines flüssigen Brennstoffes 12 betrieben, so geschieht dies über die zentrale Düse 11, wobei dieser Brennstoff 12 dann unter einem spitzen Winkel in den Kegelhohlraum 8 bzw. in den Brennraum 17 eingespritzt wird. Aus der Düse 11 bildet sich sonach ein kegeliges Brennstoffprofil 23, das von der tangential einströmenden rotierenden Verbrennungsluft 7 umschlossen wird. In axialer Richtung wird die Konzentration des eingedüsten Brennstoffes 12 fortlaufend durch die einströmenden Verbrennungsluft 7 zu einer optimalen Gemisch abgebaut.

[0016] Will man den Vormischbrenner mit einem gasförmigen Brennstoff 16 betreiben, so kann dies grundsätzlich auch über die zentrale Brennstoffdüse 11 geschehen, vorzugsweise soll aber eine solche Betriebsart über die Eindüsungsöffnungen 15 vorgenommen werden, wobei die Bildung dieses Brennstoff/Luft-Gemisches direkt am Ende der Lufteintrittskanäle 5, 6 zustande kommt.

[0017] Bei der Eindüsung des flüssigen Brennstoffes 12 über die Düse 11 wird am Ende des Vormischbrenners die optimale, homogene Brennstoffkonzentration über den Querschnitt erreicht. Ist die Verbrennungsluft 7 zusätzlich vorgeheizt oder mit einem rückgeführten Abgas angereichert, so unterstützt dies die Verdampfung des flüssigen Brennstoffes 12 nachhaltig innerhalb der durch die Länge des Vormischbrenners induzierte Vormischstrecke. Was die Zumischung eines rückgeführten Rauchgas betrifft, so wird auf die Fig. 4-7 verweisen.

[0018] Die gleichen Ueberlegungen gelten auch, wenn über die Brennstoffleitungen 13, 14 statt gasförmige nun flüssige Brennstoffe zugeführt werden sollten.

[0019] Bei der Gestaltung der kegelförmigen Teilkörper 1, 2 hinsichtlich der Zunahme des Strömungsquerschnittes sowie der Breite der tangentialen Lufteintrittskanäle 5, 6 sind an sich enge Grenzen einzuhalten, damit sich das gewünschte Strömungsfeld der Verbrennungsluft 7 am Ausgang des Vormischbrenners einstellen kann. Die kritische Drallzahl stellt sich am Ausgang des Vormischbrenners ein: Dort bildet sich auch eine Rückströmzone 24 (Vortex Breakdown) mit einem gegenüber der dort wirkenden Flammenfront 25 stabilisierenden Effekt ein, in dem Sinne, dass die Rückströmzone 24 die Funktion eines körperlosen Flammenhalters übernimmt.

[0020] Die optimale Brennstoffkonzentration über den Querschnitt wird erst im Bereich des Wirbelaufplatzens, also im Bereich der Rückströmzone 24 erreicht. Erst an dieser Stelle entsteht sodann eine stabile Flammenfront 25. Die flammenstabilisierende Wirkung ergibt sich durch die sich im Kegelhohlraum 8 bildende Drallzahl in Strömungsrichtung entlang der Kegelachse. Ein Rückschlagen der Flamme in das Innere des Vormischbrenners wird damit unterbunden.

[0021] Allgemein ist zu sagen, dass eine Minimierung der Durchflussöffnung der tangentialen Lufteintrittskanäle 6, 7 prädestiniert ist, die Rückströmzone 24 ab Ende der Vormischstrecke zu bilden. Die Konstruktion des Vormischbrenners eignet sich des weiteren vorzüglich, die Durchflussöffnung der tangentialen Lufteintrittskanäle 5, 6 nach Bedarf zu verändern, womit ohne Veränderung der Baulänge des Vormischbrenners eine relativ grosse betriebliche Bandbreite erfasst werden kann. Selbstverständlich sind die Teilkörper 1, 2 auch in einer anderen Ebene zueinander verschiebbar, wodurch sogar eine Ueberlappung gegenüber der Lufteintrittsebene in den Kegelhohlraum 8 (Vgl. Fig. 3, Pos. 21) derselben im Bereich der tangentialen Lufteintrittskanäle 5, 6, wie dies aus Fig. 4 hervorgeht, bewerkstelligt werden kann. Es ist sodann auch möglich, die Teilkörper 1, 2 durch eine gegenläufige drehende Bewegung spiralartig ineinander zu verschachteln.

[0022] Durch eine in diesem Vormischbrenner erreichbare homogenere Gemischbildung zwischen den eingedüsten Brennstoffen 11, 12 und der Verbrennungsluft 7 erzielt man tiefere Flammentemperaturen und damit tiefere Schadstoff-Emissionen, insbesondere tiefere NOx-Werte. Sodann reduzieren diese tieferen Temperaturen die thermische Belastung für das Material an der Brennerfront und machen beispielsweise eine Sonderbehandlung der Oberfläche nicht zwingend.

[0023] Was die Anzahl der Lufteintrittskanäle betrifft, so ist der Vormischbrenner nicht auf die gezeigte Anzahl beschränkt. Eine grössere Anzahl ist beispielsweise dort angezeigt, wo es darum geht, die Vorvermischung breiter anzulegen, oder die Drallzahl und somit die davon abhängige Bildung der Rückströmzone 24 durch eine grössere Anzahl Lufteintrittskanäle entsprechend zu beeinflussen.

[0024] Vormischbrenner der hier beschriebenen Art sind auch solche, welche zur Erzielung einer Drallströmung von einem zylindrischen oder quasi-zylindrischen Rohr ausgehen, die Einströmung der Verbrennungsluft ins Innere des Rohres über ebenfalls tangential angelegte Lufteintrittskanäle bewerkstelligt wird, und im Innern des Rohres einen kegelförmigen Körper mit in Strömungsrichtung abnehmenden Querschnitt angeordnet ist, womit auch mit dieser Konfiguration eine kritische Drallzahl am Ausgang des Brenners erzielbar ist.

[0025] Fig. 3 zeigt den gleichen Vormischbrenner gemäss Fig. 2, jedoch aus einer anderen Perspektive und in vereinfachter Darstellung. Diese Figur 3 soll im wesentlichen dazu dienen, die Konfiguration dieses Vormischbrenners einwandfrei zu erfassen. Insbesondere ist in dieser Fig. 3 die Versetzung der beiden Teilkörper 1, 2 zueinander, bezogen auf die Hauptmittelachse 26 (= Brennerachse) des Vormischbrenners, welche der Hauptachse der zentralen Brennstoffdüse 11 entspricht, recht gut ersichtlich. Diese Versetzung induziert an sich die Grösse der Durchflussöffnungen der tangentialen Lufteintrittskanäle 5, 6. Die Mittelachse 3, 4 verlaufen hier parallel zueinander.

[0026] Fig. 4 ist ein Schnitt etwa in der Mitte des Vormischbrenners. Die spiegelbildlich tangential angeordneten Zuführungskanäle 27, 28 erfüllen die Funktion einer Mischstrecke, in welchen die Verbrennungsluft 7, gebildet aus Frischluft 29 und rückgeführtem Rauchgas 30 perfektioniert wird. Die Verbrennungsluft 7 wird in einem Injektorsystem 200 aufbereitet. Stromauf jedes Zuführungskanals 27, 28, der als tangentiale Einströmung in den Innenraum 8 des Vormischbrenners dient, wird die Frischluft 29 auf der ganzen Länge des Vormischbrenners gleichmässig über Lochplatten 31, 32 verteilt. In Strömungsrichtung zur tangentialen Eintrittskanäle 5, 6 sind diese Lochplatten 31, 32 perforiert. Die Perforierungen erfüllen die Funktion einzelner Injektordüsen 31a, 32a, welche eine Saugwirkung gegenüber dem umliegenden Rauchgas 30 ausüben, dergestalt, dass jede dieser Injektordüse 31a, 32a jeweils nur einen bestimmten Anteil an Rauchgas 30 ansaugt, worauf über die ganze axiale Länge der Lochplatten 31, 32, die der Brennerlänge entspricht, eine gleichmässige Rauchgas-Zumischung stattfindet. Diese Konfiguration bewirkt, dass bereits am Berührungsort der beiden Medien, also der Frischluft 29 und des Rauchgases 30, eine innige Vermischung stattfindet, so dass die bis zu den tangentialen Lufteintrittsschlitzen 5, 6 reichende Strömungslänge der Zuführungskanäle 27, 28 für die Gemischbildung minimiert werden kann. Danebst zeichnet sich die hiesige Injektor-Konfiguration 200 dadurch aus, dass die Geometrie des Vormischbrenners, insbesondere was die Form und Grösse der tangentialen Lufteintrittskanäle 5, 6 betrifft, formstabil bleibt, d.h. durch die gleichmässig dosierte Verteilung der an sich heissen Rauchgase 30 entlang der ganzen axialen Länge des Vormischbrenners entstehen keine wärmebedingten Verwerfungen. Die gleiche Injektor-Konfiguration, wie die soeben hier beschriebene, kann auch im Bereich der kopfseitigen Brennstoffdüse 11 für eine axiale Zuführung einer Verbrennungsluft vorgesehen werden.

[0027] Fig. 5 ist eine schematische Darstellung des Vormischbrenners in Strömungsrichtung, worin insbesondere der Verlauf der zum Injektorsystem gehörenden Lochplatten 31, 32 gegenüber den Einströmungsebenen 33 der Zuführungskanäle 27, 28 zum Ausdruck kommt. Dieser Verlauf ist parallel, wobei die Einströmungsebenen 33 selbst über die ganze Brennerlänge parallel zur Brennerachse 26 des Vormischbrenners verlaufen. In dieser Figur ist auch ersichtlich, wie die Injektordüsen 31a, 32a ihren Einströmungswinkel gegenüber der Brennerachse 26 des Vormischbrenners in Strömungsrichtung verändern. Von einer anfänglichen spitzen Winkel im Bereich der Kopfstufe des Vormischbrenners richten sie sich allmählich auf, bis sie im Bereich des Ausganges in etwa senkrecht zur Brennerachse 26 stehen. Durch diese Vorkehrung wird die Mischungsgüte der Verbrennungsluft gesteigert und die Rückströmzone positionsstabil gehalten. Der Einströmungswinkel der genannten Injektordüsen gegenüber der Brennerachse kann indessen bei bestimmten Betriebsarten senkrecht ausgestaltet werden.

[0028] Fig. 6 und 7 zeigen im wesentlichen die gleiche Konfiguration gemäss Fig. 4 und 5, wobei die Lochplatten 34, 35 mit den dazugehörigen Injektordüsen 34a, 35a ebenfalls parallel über die ganze Brennerlänge zu den Einströmungsebenen 36 der Zuführungskanäle 27, 28 verlaufen. Indessen, diese Einströmungsebenen 36 verlaufen konisch gegenüber der Brennerachse 26 des Vormischbrenners. Der veränderliche Einströmungswinkel der Injektordüsen 34a, 35a in Strömungsrichtung entspricht auch hier weitgehend der Konfiguration gemäss Fig. 4 und 5, wobei sich hier die allmähliche Aufrichtung dieser Injektordüsen 34a, 35a zu einer senkrechten Einströmung im Bereich des Ausganges des Vormischbrenners primär gegenüber der Einströmungsebene 36 des jeweiligen Zuführungskanals richtet.

Bezugszeichenliste

[0029] 

1, 2

Kegelförmige Teilkörper

3, 4

Mittelachse zu 1 resp. 2

5, 6

Tangentiale Lufteintrittskanäle

7

Verbrennungsluft

8

Kegelhohlraum, Innenraum des Brenners

9, 10

Zylindrische Anfangsteile des Brenners

11

Brennstoffdüse

12

Brennstoff, Flüssiger Brennstoff

13, 14

Brennstoffleitungen

15

Eindüsungsöffnungen der Brennstoffleitung 13, 14

16

Brennstoff, gasförmiger Brennstoff

17

Vorderer Teil des Brennraumes durch die Blende 103 eingegrenzt

18

Frontplatte

19

Bohrungen in Frontplatte

20

Luft, Mischluft, Kühlluft

21

Lufteintrittsebene

22

Brennstoffinjektionsebene

23

Brennstoffprofil

24

Innere Rückströmzone, Rückströmblase

24a

Rückströmzone, Rückströmblase ohne Einbauten im Brennraum

25

Flammenfront

26

Hauptmittelachse, Brennerachse

27, 28

Zuführungskanäle

29

Frischluft

30

Rückgeführtes Rauchgas, reagierte Gase, äussere Rückströmzone

31, 32

Lochplatten

31a, 32a

Injektordüsen

33

Einströmungsebene der Züführungskanäle 27, 28

34, 35

Lochplatten

34a, 35a

Injektordüsen

36

Einströmungsebene der Zuführungskanäle 27, 28

100

Kesselanlage

101

Flammrohr

102

Brennraum

103

Schottung

104

Luftplenum

105

Startluft

106

Abblasevorrichtung, Magnetventil

107

Oeffnung nach aussen

200

Injektorsystem

Ansprüche

1. Verfahren zum Betrieb einer Kesselanlage für eine Wärmeerzeugung, welche Kesselanlage im wesentlichen aus einem gespeisten Luftplenum und einem mit dem Luftplenum in Wirkverbindung stehenden Brennraum besteht, wobei kopfseitig des Brennraumes ein mit einem flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoff betreibbaren Brenner angeordnet ist, und wobei dieser Brenner Mittel aufweist, welche mindestens im Zusammenhang mit der Einbringung einer Verbrennungsluft aus dem Luftplenum eine Flammenstabilisierung im Brennraum bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass während der Startphase mindestens eine mit dem Luftplenum (104) in Wirkverbindung stehende Abblasevorrichtung (106) aktiviert wird, über welche der Vordruck in dem Luftplenum (104) bezüglich der Verbrennungsluft (7) und der Startluft (105) zeitlich und betragsmässig abgesenkt wird.

2. Kesselanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kesselanlage (100) einen Brenner aufweist, der aus mindestens zwei hohlen, kegelförmigen, in Strömungsrichtung ineinandergeschachtelten Teilkörpern (1, 2) besteht, dass die Mittelachsen (3, 4) dieser Teilkörper (1, 2) zueinander versetzt verlaufen, dergestalt, dass benachbarte Wandungen der Teilkörper (1, 2) tangentiale Lufteintrittskanäle (5, 6) für eine Verbrennungsluft (7) bilden, und dass der Brenner mit mindestens einer Brennstoffdüse (11, 15) betreibbar ist.

3. Kesselanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffdüse (11) kopfseitig und auf der Brennerachse (26) angeordnet ist.

4. Kesselanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der tangentialen Lufteintrittskanäle (5, 6) in Längserstreckung des Brenners eine Anzahl zueinander beabstandeter Brennstoffdüsen (15) angeordnet sind.

5. Kesselanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflussquerschnitt eines von den Teilkörpern (1, 2) gebildeten Kegelhohlraumes (8) in Strömungsrichtung gleichförmig zunimmt.

6. Kesselanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflussquerschnitt eines von den Teilkörpern (1, 2) gebildeten Kegelhohlraumes (8) einen Diffusor, einen diffusorähnlichen Verlauf, einen Konfusor, einen konfusorähnlichen Verlauf bildet.

7. Kesselanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkörper (1, 2) spiralförmig ineinander geschachtelt sind.

8. Kesselanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich in radialer oder quasi-radialer Richtung gegenüber den Lufteintrittskanäle (5, 6) Zuführungskanäle (27, 27) erstrecken, welche je mindestens ein Injektorsysten (200) für die Bereitstellung einer aus Frischluft (29) und reagierten Gasen (30) bestehenden Verbrennungsluft (7) aufweisen.

9. Kesselanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Injektorsystem gehörige Lochplatten (31, 32; 34, 35) parallel zur jeweiligen Einströmungsebene (33, 36) der Verbrennungsluft (7) in die Zuführungskanäle(27, 28) verlaufen, dass die Lochplatten im Bereich der Einströmungsebenen mit Injektordüsen (31a, 32a; 34a, 35a) versehen sind, und dass der Einströmungswinkel der Injektordüsen in Axialrichtung des Brenners gegenüber der Brennerachse (26) rechtwinklig oder fortlaufend veränderbar ist.

10. Kesselanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussebene der Injektordüsen (31a, 32a; 34a, 35a) im Bereich der Kopfstufe des Brenners einen spitzen Winkel aufweist, und dass dieser Winkel in axialer Richtung der Lochplatten (31, 32; 34, 35) allmählich zunimmt bis dieser im Bereich des Ausganges des Brenners weitgehend senkrecht zur Einströmungsebenen (33, 36) der Zuführungskanäle (25, 26) und/oder zur Brennerachse (26) steht.

Zeichnung