DE102007054502A1

DE102007054502A1 - Heizung mit Wassereintrag

Info

Publication number: DE102007054502A1
Application number: DE200710054502
Authority: DE
Inventors: Achim Haeuser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-11-13
Filing date: 2007-11-13
Publication date: 2009-05-14

Abstract

Heizungsanlage, insbesondere befeuert mit Gas oder Öl, dadurch gekennzeichnet, dass in den Bereich der Flamme Wasser eingetragen wird.

Description

Heizungsanlagen nach dem Stand der Technik müssen zunehmend schärfere Anforderungen hinsichtlich ihrer Abgase erfüllen. In erster Linie sind es Stickoxyde und Russ, die gering gehalten werden müssen.
Bei öl- und gasverbrennenden Heizungsanlagen nach dem Stand der Technik wird in erster Linie der NOX-Ausstoß durch Flammenkühlung vermindert. Beispielsweise damit, dass Abgas in den Flammenkern zurückgeführt wird. Dies mit der Folge, dass die Temperatur der Flamme gesenkt wird.
Exakt berechnen lassen sich Abgasrezirkulationen nicht. Die Technik wird im Wesentlichen durch Intuition und Ausprobieren definiert. Eine exakte Mengensteuerung des rezirkulierenden Abgases ist nach dem Stand der Technik nicht bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, Vorrichtungen und Verfahren für Heizungsanlagen zu finden, die sowohl der Verminderung des NOX-Ausstoßes durch Flammenkühlung, wie auch der Russverminderung durch vollständige Verbrennung besorgen. Dazu wird vorgeschlagen, dass Wasser in die Heizflamme eingetragen wird.
Das Wasser, das in die Flamme eingetragen wird, verdampft sehr schnell. Die dabei entstehende Verdunstungskälte kühlt die Flamme ab. Weiter hat die starke Volumensvergrößerung eine explosionsartige Wirkung mit der Folge, dass der Brennstoff in weitere kleine Einheiten zersprengt wird mit der Folge einer besseren Verbrennung. (Anspruch 1)
Zur Förderung des Wassers kann der Wasserdruck ausreichen, der an der Abnahmestelle vom öffentlichen Wasserleitungsnetz zur Verfügung steht. Diese Ausführungsform hat den Nachteil, dass Druckschwankungen zu Mengenänderungen des eingetragenen Wassers führen. Dem kann damit begegnet werden, dass das Wasser in der Leitung durch eine Pumpe gefördert wird, deren Fördermenge pro Zeiteinheit konstruktiv als Konstante vorgegeben ist mit der Folge, dass der Wasserdruck, der stromauf der Pumpe ansteht, auf die Fördermenge keinen Einfluss hat. Durch Windkessel oder ähnliche Vorrichtungen kann ein etwaiger Einfluss von anstehenden Druckschwankungen noch weiter verringert werden. (Anspruch 2)
In der Regel wird eine Vorrichtung nach Anspruch 2 dann erforderlich sein, wenn die geförderte Wassermenge mit der geförderten Menge von Brennstoff bzw. Verbrennungsluft abgestimmt wird. Diese Mengenabstimmung setzt in der Regel definierte Fördermengen pro Zeiteinheit sowohl der Verbrennungsluft wie auch des Brennstoffs voraus. Die Abstimmung kann im Wege einer Regelung geschehen, also in der Weise, dass die Menge pro Zeiteinheit von Verbrennungsluft bzw. Brennstoff einerseits an eine Steuerung übermittelt wird, die die empfangenen Impulse umrechnet und an ein Mengensteuerorgan, beispielsweise die Wasserpumpe, weitergibt oder umgekehrt. Genauer ist die Abstimmung mit einer Regelung. In der Weise also, dass die jeweilige tatsächlich austretende Menge gemessen und die Messdaten an die Steuerung zurückgegeben werden, wo sie mit den geförderten Sollmengen abgeglichen werden. (Anspruch 3)
Die Ausführung der Erfindung ist grundsätzlich bei jeder Heizungsanlage möglich, bei der die Heizwärme durch die Verbrennung von Brennstoffen erzeugt wird. Beispielsweise auch bei Heizungsanlagen, in denen Feststoffe verbrannt werden. Besonders vorteilhaft ist die Ausführung der Erfindung bei Heizungsanlagen, die mit Öl oder Gas betrieben werden und zwar deshalb, weil bei diesen Anlagen nach dem Stand der Technik die Flamme sehr genau definiert wird. Sie wird im Brennrohr und, falls vorhanden im Feuerrohr sowie bei modernen Anlagen im Bereich des Kesselraums bewusst und gezielt geformt. Der Wassereintrag kann in eine solche Flamme nach Art und Menge besonders zielgenau eingetragen werden. (Anspruch 4)
Wird das Wasser in den Flammenkern eingetragen, dann gelangt es sofort in die heißeste Zone der Flamme. (Anspruch 5)
Der Eintrag von Wasser in den Flammenkern kann je nach Konstruktion um Betriebstriebstemperatur nachteilig sein. Beispielsweise deshalb, weil insbesondere bei sehr hohen Betriebstemperaturen, wie sie beispielsweise bei Blaubrennern entstehen, die Umgebungstemperatur der Flamme schon so heiß ist, dass es schwierig sein kann, das Wasser im flüssigen Aggregatzustand einzutragen. Dann ist es empfehlenswert, die Mündung der Wasserleitung in den Wurzelbereich der Flamme zu legen. (Anspruch 6)
Als vergleichbare Maßnahme kommt auch in Betracht, das Wasser erst nach dem Flammenkern in die Flamme einzuleiten. (Anspruch 7)
Je nach Konstruktion kann es auch vorteilhaft sein, ganz darauf zu verzichten, mit der Mündung der Wasserleitung in die Flamme hineinzugehen. Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten des Wassereintrags auch dann, wenn die Mündungsöffnung außerhalb der Flamme angeordnet ist. (Anspruch 8)
Bei dieser Ausführungsform muss das Wasser ungeführt einen Weg in die Flamme hinein zurücklegen. Dies kann in der Weise geschehen, dass es gespritzt wird. Zur Definition des eingespritzten Wasserstrahls werden Düsen empfohlen, die im Mündungsbereich der Wasserleitung so angeordnet sind, dass sie die Mündungsöffnung bilden. (Anspruch 9)
Je nach Konstruktion und Betriebstemperatur kann es wünschenswert sein, das Wasser nicht als Wasserstrahl einzutragen sondern als Nebel, wobei auch dazu Düsen nach Anspruch 9 eingesetzt werden können. (Anspruch 10)
Bei Ölbrennern kann es vorteilhaft sein, das Wasser schon einzuleiten, bevor das Heizöl in das Brennrohr austritt und dort vergast wird. Vorgeschlagen wird dazu, das Wasser mit dem Öl zu emulgieren. Beispielsweise damit, dass Ölleitung und Wasserleitung in einen Behälter münden, in dem ein schnelllaufendes Rührwerk die Emulsion besorgt. Von dort wird die Emulsion dann in das Brennrohr geleitet. (Anspruch 11)
Bei Gasfeuerungen bietet sich als analoges Verfahren an, das Wasser in das Brenngas einzusprühen mit der Folge, dass der so entstandene Nebel in das Brennrohr eingeleitet wird. (Anspruch 12)
Sowohl bei Gas- wie auch bei Ölfeuerungen kann das Wasser auch in die Verbrennungsluft versprüht werden mit der Folge, dass es mit dieser einen Nebel bildet, der auf gleiche Weise zur Flamme geführt wird, wie dies nach dem Stand der Technik mit der reinen Verbrennungsluft geschieht. (Anspruch 13)
Je nach Konstruktion und Betriebstemperatur kann es vorteilhaft sein, auf ein Höchstmaß der Flammenkühlung zu verzichten. Dann bietet es sich an, das Wasser bereits zu verdampfen, bevor es in die Flamme eingetragen wird. Es bietet sich an, dazu die Flammentemperatur zu nutzen. Beispielsweise so, dass die Wasserleitung der Flammenhitze so ausgesetzt wird, dass das Wasser in der Leitung verdampft und als Wasserdampf austritt. (Anspruch 14)
Je nach Konstruktion und Betriebstemperatur kann es vorteilhaft sein, verschiedene Formen des Wassereintrags nach den Ansprüchen 1 bis 14 während der laufenden Verbrennung auszuwechseln. Beispielsweise so, dass die Arten, die eine geringere Flammenkühlung bewirken, zum Beginn der Verbrennung eingesetzt werden, solange die gesamte Anlage noch kalt ist um sie dann durch eine andere Art zu ersetzen, wenn die Betriebstemperatur erreicht ist. (Anspruch 15)

Claims

Heizungsanlage, bei der die Heizwärme durch die Verbrennung von Brennstoffen erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Leitung Wasser in die Flamme eingetragen wird.
Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser mit einer Pumpe gefördert wird.
Heizungsanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuerung oder eine Regelung aufweist, mit der die Menge des eingetragenen Wassers pro Zeiteinheit mit der Menge des eingetragenen Brennstoffes pro Zeiteinheit abgestimmt wird.
Heizungsanlage nach Anspruch 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Öl- oder Gasbrenner mit oder ohne Flammrohr vor der Öffnung eines Kesselraums angeordnet ist.
Heizungsanlage nach Anspruch 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung der Wasserleitung im Bereich des Flammenkerns ist.
Heizungsanlage nach Anspruch 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung der Wasserleitung im Wurzelbereich der Flamme ist.
Heizungsanlage nach Anspruch 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung der Wasserleitung dort in der Flamme ist, wo der Flammenkern endet.
Heizungsanlage nach Anspruch 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung der Wasserleitung außerhalb des Bereichs der Flamme ist.
Heizungsanlage nach Anspruch 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündungsöffnung der Wasserleitung aus einer oder mehreren Düsen gebildet wird.
Heizungsanlage nach Anspruch 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass Wasserdruck und Mündungsöffnung so abgestimmt sind, dass das Wasser, das an der Mündungsöffnung austritt, versprüht und als Nebel in die Flamme eingetragen wird.
Heizungsanlage nach Anspruch 1–10 für Ölverbrennung, dadurch gekennzeichnet, dass das eingetragene Wasser mit dem Öl emulgiert wird, bevor dieses die Flamme erreicht.
Heizungsanlage nach Anspruch 1–11 für Gasverbrennung, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser im Brenngas vernebelt wird, bevor dieses die Flamme erreicht.
Heizungsanlage nach Anspruch 1–12, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser mit der Verbrennungsluft vernebelt wird, bevor diese die Flamme erreicht.
Heizungsanlage nach Anspruch 1–13, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser bereits in der Leitung verdampft wird und als Wasserdampf aus der Mündungsöffnung austritt.
Heizungsanlage nach Anspruch 1–14, dadurch gekennzeichnet, dass Ort und Art des Wassereintrags nach den Ansprüchen 5 bis 14 während der laufenden Verbrennung geändert wird.