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Regeleinrichtung für eine Verbrennungsanlage Die Erfindung bezieht
sich auf eine Regeleinrichtung für eine Verbrennungsanlage mit zwei Brennern für
flüssige Brennstoffe, von denen nur der erste mit einer Zündvorrichtung ausgestattet
und der zweite als Rücklaufbrenner ausgebildet ist, und zwei jeweils einem Brenner
zugeordneten Luftregistern, die einen Abstand voneinander aufweisen, welcher die
Wärmeübertragung zwischen den Brennern vermindert, aber die Zündung des zweiten
Brenners durch den ersten erlaubt, sowie einem Steuerventil in der Hinleitung und
der Rückleitung des zweiten Brenners.
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Bei industriellen Kesselanlagen erfordern die Lastschwankungen eine
Steuerung der Brennerheizleistung, und wenn die Strömungsgeschwindigkeiten des flüssigen
Brennstoffes 451 pro Stunde überschreiten, ist es erwünscht, daß die Steuerung derart
ist, daß ein häufiges Zünden und Abschalten großer Brenner vermieden wird. Es ist
bereits vorgeschlagen worden, Brenner zu verwenden, deren Leistung von einem Maximum
bis herab zu 40 % des Maximums variiert werden kann. Es ist ferner vorgeschlagen
worden, Brenner zu verwenden, die eine hohe Leistung für große Belastungen und eine
geringe Leistung für niedrige Belastungen haben, wobei geeignete Steuervorrichtungen
die Auswahl der erforderlichen Leistung besorgen. Brenner der letztgenannten Art
können einen einzelnen Weitbereichzerstäuber mit einem eigzelnen Luftregister oder
einen Zwillingszerstäuber wiederum mit nur einem einzelnen Luftregister besitzen.
In beiden Fällen ergibt sich der Nachteil, daß die Verbrennungsbedingungen bei geringer
Leistung nicht so günstig sind wie diejenigen bei hoher Leistung.
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Bei einer Verbrennungsanlage der eingangs genannten Art brennt bis
zu einer bestimmten Höhe des Wärmebedarfs nur der erste Brenner, während der zweite
Brenner erst bei höherem Wärmebedarf zugeschaltet wird. Entsprechend den beiden
Arbeitszuständen des zweiten Brenners muß seine Regeleinrichtung derart ausgelegt
sein, daß bei Nichtbetrieb des zweiten Brenners dessen Luftzufuhr abgesperrt und
der Brennstoffumlauf bzw. -rücklauf zwecks Kühlung des zweiten Brenners aufrechterhalten
wird, während bei Einschalten des zweiten Brenners die Luft- und Brennstoffzufuhr
freigegeben werden müssen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die hierzu
erforderliche Regeleinrichtung besonders einfach auszubilden und insbesondere die
Verwendung solcher Ventile und Steuerelemente zu vermeiden, für deren Betätigung
besondere Kraftquellen erforderlich sind.
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Es sind Doppelbrenner-Heizanlagen bekannt, bei denen jeweils nur einer
der beiden Brenner eingeschaltet wird. Da diese Heizanlagen keine Kühlung des nichtbetriebenen
Brenners besitzen, sind diese nur für verhältnismäßig geringe Heizleistungen ausgelegt,
und die bei diesen Anordnungen verwendeten Regeleinrichtungen sind zu einer Steuerung
eines kühlenden Brennstoffstromes nicht geeignet. Zur Regelung der Brennstoffzufuhr
werden dort auch meist elektromagnetisch betätigte Ventile eingesetzt, deren Verwendung
bei der vorliegenden Erfindung zwecks Senkung des konstruktiven Aufwandes vermieden
werden soll.
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Weiterhin sind Rücklaufbrenner zur Erzielung eines gleichmäßigen Druckes
an der Brennerdüse und damit einer gleichmäßigen Zerstäubung bekannt. Um bei derartigen
Brennern den Rücklauf des Brennstoffes auch bei Nichtbetrieb der Brenner aufrechterhalten
zu können, müssen besondere Steuerungseinrichtungen vorgesehen werden, da die üblichen
Ventile nur ein Ein- oder Ausschalten der Brennstoffzufuhr gestatten. Diese bekannten
Brennanlagen geben deshalb auch keine Anregung zur Lösung der Erfindungsaufgabe.
Ausgehend von einer Regeleinrichtung der eingangs genannten Art besteht die erfindungsgemäße
Lösung darin, daß das Steuerventil, welches die Brennstoffzufuhr zum zweiten Brenner
beim
Übergang vom Kühl- auf Brennbetrieb umschaltet, einen Kolben aufweist, der unter
dem Einfluß des in Abhängigkeit von einem Absperrventil änderbaren Druckes des flüssigen
Brennstoffs beweglich ist, und daß mit dem Kolben ein Luftregelelement verbunden
ist, das die Luftzufuhr zum Luftregister des zweiten Brenners regelt und die Luftzufuhr
zu diesem Luftregister unterbricht, wenn die Brennstoffzufuhr zum zweiten Brenner
wieder auf Kühlbetrieb geschaltet ist.
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Nach weiteren Merkmalen der Erfindung kann vorgesehen werden, daß
das zweite Ventil in einem Durchlaß angeordnet ist, der den Kolben überbrückt, und
daß der Kolben in einem Zylinder gegen eine Feder beweglich ist, welche den Kolben
in eine Stellung zwängt, in der er den Brennstoff zum zweiten Brenner für den Kühlbetrieb
zuführt, und daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, die auf die Wärmebelastung der
Verbrennungsanlage anspricht, um das Absperrventil in dem Durchlaß zu betätigen,
wodurch der Kolben gegen die Feder in eine Stellung bewegbar ist, in der er den
Brennstoff dem zweiten Brenner bei Brennbetrieb zuführt.
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Diese Maßnahmen erbringen den Vorteil, daß die Regelung des zweiten
Brenners allein mit den im System vorhandenen Kräften erfolgt, so daß man ohne Handsteuerung
oder Elektromagnetventile auskommt. Weiterhin wird die Luftzufuhr zum Rücklaufbrenner
gesondert gesteuert, so daß ein günstiges Luft/Brennstoffverhältnis eingehalten
und damit ein guter Wirkungsgrad erzielt werden kann.
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Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand einer
Ölverbrennungsanlage für eine industrielle Kesselanlage beispielsweise erläutert.
Es zeigt F i g. 1 die Auslegung der Anlage in schematischer Form und F i g. 2 eine
Einzelheit der F i g. 1 in vergrößertem Maßstab.
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Die Zeichnung zeigt einen Teil einer Ofenwandung 1 mit Öffnungen
2, 3 zur Aufnahme der ersten und zweiten Brenner 4 bzw. 5 und ihrer Luftregister
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bzw. 7. Den Registern wird Druckluft über eine gemeinsame Leitung
8 zugeführt; sie sind über eine Leitung 9 mit einer einstellbaren Drosselklappe
10 verbunden.
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Öl wird den Brennern 4 und 5 von einer Speiseleitung 11 über einen
Niederdruckfilter 12, eine Pumpe 13, eine Heizvorrichtung 14 und einen Hochdruckfilter
15 zugeführt. An der Ausgangsseite des Filters 15 zweigt von der Speiseleitung
11 eine ZweigleitÜng 16 ab, die mit dem Brenner 4 über ein thermostatisch
gesteuertes Abschlußventi117 verbunden ist. Die Leitung 11 ist an der Ausgangsseite
des Filters 15 finit einem Steuerventil 18 zur Steuerung des Ölstromes zu dem zweiten
Brenner 5 versehen. Leitungen 19 und 20 verbinden das Steuerventil 18 mit dem Brenner
5.
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Das Steuerventil 18 weist einen Kolben 21 auf, der in einem Zylinder
22 gegen die Wirkung einer Schraubenfeder 23 bewegbar ist. Der Kolben 21
besitzt am Umfang Ringkanäle 24, 25 jeweils zwischen Endflanschen 26 und einem Trennflansch
27. Der Kanal 25 ist mittels einer Bohrung 28 mit dem Zylinderraum an einem Ende
des Kolbens 21 verbunden. In der in der Zeichnung veranschaulichten Stellung sind
die Anschlüsse zu dem Steuerventil 18 so hergestellt, daß das Öl von der
Leitung 11 über den Ringkanal 24 zur Leitung 19 und dem Brenner
5 und von dort über die Leitung 20 zurück zum Steuerventil
18 strömt. Es ist ersichtlich, daß die Leitung 20 an zwei Punkten
mit dem Steuerventil 18 verbunden und daß in der Zeichnung einer dieser Punkte
von dem Flansch 26 abgeschlossen ist. Eine Bypaßleitung (Durchlaß) 29
verbindet
die Zylinderräume zu beiden Enden des Kolbens. Der Durchfluß durch die Leitung 29
wird durch,ein thernmostatisch gesteuertes Absperrventil 30 geregelt. Das Öl wird
schließlich zu einer Niederdruckquelle über die Leitung 31 zurückgeführt.
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Das Abschlußventil 17 wird mit Hilfe eines (nicht dargestellten)
Thermostaten gesteuert, der in dem Wasserweg eines (nicht dargestellten) Kessels
gelegen ist, der durch die Anlage befeuert wird. Der Thermostat ist mit dem Abschlußventil
17 über eine Leitung 17 a verbunden.
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Das Absperrventil 30 wird mit Hilfe eines (nicht dargestellten)
zweiten Thermostaten gesteuert, der unmittelbar unterhalb des ersten Thermostaten
in dem Kesselwasserweg angeordnet ist. Der zweite Thermostat ist so eingestellt,
daß er bei einer niedrigeren Temperatur als der erstgenannte Thermostat anspricht,
und er ist über eine Leitung 30 a mit dem Absperrventil 30 verbunden.
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Der Brenner 5 arbeitet nach dem Über- oder Umlaufsystem, und
das Öl aus der Leitung 19 gelangt über einen Mitteldurchlaß 32 in einem inneren
Rohr 33 zu einer Wirbelkammer 34 und von dort durch Abflußöffnungen 35 und einem
ringförmigen Durchlaß 36 zu der Leitung 20. Wenn das Öl in der soeben beschriebenen
Richtung strömt, wird ein beweglicher Kolben 37 in dem Brenner 5 durch den Druckunterschied
zwischen den Leitungen 19 und 20, der auf den Kolben 37 wirkt, in der in
der Zeichnung veranschaulichten Stellung gehalten. Mit dem Kolben 37 verbunden und
mit ihm beweglich ist ein lanzenförmiges Absperrventil 38, dessen Spitze die Auslaßöffnung
39 des Brenners 5 schließt.
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Der Kolben 21 ist über eine geeignete Verbindung an die Drosselklappe
10 in der Verbindungsleitung 9 angeschlossen.
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Automatisch betätigbare Zündmittel 40 sind nahe dem Brenner 4 angeordnet,
und ihr Wirksamwerden wird eingeleitet, sooft das Abschlußventil 17 geöffnet wird.
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Im Betrieb arbeitet die Anlage bei geringer Belastung in der Weise,
daß der Brenner 4 allein feuert. Der erstgenannte Thermostat ist wirksam,
um das Abschlußventil 17 zu öffnen oder zu schließen, wenn die Temperatur des Wasserweges
unter die beim Thermostat eingestellte Grenze fällt oder sie überschreitet, wobei
die Zündmittel 40 bei der Öffnung des Abschlußventils 17 in Tätigkeit gesetzt werden.
Wenn die beweglichen Teile in den dargestellten Stellungen sind, ist die Öffnung
39 geschlossen und in gleicher Weise auch die Drosselklappe 10. Das Absperrventil
30 ist offen, und Öl aus der Abtlußleitung des Brenners 5 zirkuliert frei zu der
Niederdruckölquelle.
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Der Brenner 5 wird in Tätigkeit gesetzt, wenn die Wassertemperatur
unter denjenigen Wert absinkt, der den zweiten Thermostaten steuert; das Absperrventil
30 schließt, wodurch ein Druck aufgebaut wird, der den Kolben 21 um ein Stück gegen
die Schraubenfeder 23 drückt. Nun gelangt Öl aus der Speiseleitung 11 über
den Ringkanal 24 zu der Leitung 20, während der Druck in der Leitung
19 über den Ringkanal
25 und die Bohrung 28 abgebaut wird. Die
Umkehr der Druckdifferenz am Kolben 37 bewirkt, daß die Spitze des lanzenförmigen
Absperrventils 38 aus der Öffnung 39 des Brenners 5 herausgezogen wird. Nun kann
das Öl aus der Wirbelkammer 34 durch die Öffnung 39 hinausdringen, wo es durch die
bereits vom Brenner 4 herrührende Flamme entzündet wird. Zur gleichen Zeit wird
die Drosselklappe 10 in eine offene Stellung bewegt, so daß Luft zu dem Luftregister
7 strömen kann.
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Der umgekehrte Vorgang tritt ein, wenn die Wassertemperatur den eingestellten
Wert überschreitet, welcher den zweiten Thermostaten steuert, und der Brenner 5
wird abgeschaltet.
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Bei entsprechender Wahl der Heizleistungen der Brenner 4 und 5 ist
es möglich, die Anlage über lange Zeiträume in Betrieb zu halten, ohne den Brenner
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zu löschen. Der Brenner 4 wird durch das Abschlußventil 17 nur abgeschaltet,
nachdem der Brenner 5 durch das Absperrventil 30 abgeschaltet worden ist,
welches durch seinen Steuerungsthermostaten bei einer geringeren Temperatur geschlossen
wird.
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Die gesonderten Luftregister 6 und 7 machen es möglich, daß beide
Brenner unter optimalen Verbrennungsbedingungen arbeiten. Die Verwendung von hochzerstäubenden
Drücken und Luftturbulenz ermöglicht es, die Flammen der Brenner kleiner zu halten
als bei bekannten Anlagen.
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Wenn diese Anlage benutzt wird, um Schweröle zu verbrennen, kann der
Brenner 4 vor der Zündung, d. h. während der Anfahrperiode, angewärmt werden, indem
Öl zirkuliert wird, welches auf dem Weg zu oder von dem Absperrventil
30 durch eine (nicht dargestellte) Ölheizvorrichtung geleitet wird.
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Die Thermostaten, welche den Betrieb der Anlage steuern, können durch
beliebige Steuereinrichtungen ersetzt werden, welche auf Temperatur- oder Druckänderungen
ansprechen.