DE19950192C2 - Verfahren zum Betrieb eines zweistufigen Brenners für Heizkessel und Brenner zu seiner Durchführung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Bren­ ners mit zwei Leistungsstufen für Heizkessel und bezieht sich ferner auf einen Brenner zur Durchführung des Verfahrens.

Der Brenner besteht dabei, ohne daß es dazu eines druck­ schriftlichen Nachweises bedarf, da hinlänglich bekannt und in Benutzung, aus einem Rohr für die mittels eines Gebläses zu­ geführte Verbrennungsluft, wobei in der Achse des Rohres ein gegen eine Öffnung einer Blende des Rohres gerichteter Düsen­ stock zur Brennstoffzufuhr angeordnet und dem unter Ausbildung eines Ringspaltes für rückgeführtes Abgas ein Flammrohr vorge­ setzt ist. In der Blende sind außer den Verbrennungsluftöff­ nungen periphär separat beschickbare Startluftöffnungen für eine zusätzliche, separat regelbare Luftzufuhr zwecks Ausbil­ dung einer Luftsperre zur Unterbindung der Abgasrückführung während des Brennerstarts angeordnet.

Um mit zweistufigen Brennern, egal ob Öl- oder Gasgebläsebren­ ner, bestückte Heizkessel bei kleiner Leistung (Kleinlast) in der ersten Stufe und bei höherer Leistungsanforderung (Groß­ last) betreiben zu können, ist es bei Umschaltung auf Großlast erforderlich, die sogenannte Luftzahl in der zweiten Stufe an­ zupassen, d. h., in der zweiten Stufe muß ein entsprechendes Mehr an Verbrennungsluft zugeführt werden. Soweit bekannt, wird dies bislang bei zweistufigen Brennern mittels Luft­ klappenverstellung oder Drehzahlveränderung des Gebläses be­ wirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Gebläsebrenner zu seiner Durchführung zu schaffen, mit denen auf einfache Weise, und zwar bei moderaten, statischen Brennerdrücken durch geringfügige Abwandlung eines Brenners der eingangsgenannten Art, die Luftzahlanpassung durchführbar ist, wobei unter moderaten, statischen Brennerdrücken Drücke in der Größenordnung von ≦ 20 mbar zu verstehen sein sollen.

Bezüglich des Verfahren ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß nach dem Brennerstart und/oder nach Betreiben der ersten Stufe mit unterbundener Startluftzufuhr bei Umschaltung von der er­ sten in die zweite, höhere Leistungsstufe die zweite Stufe mit wieder geöffneter Startluftzufuhr betrieben wird und bezüglich des Brenners selbst dadurch, daß zwischen dem Gebläse und ei­ nem zu den Startluftöffnungen führenden Luftzufuhrkanal zwei Stellglieder als Schließ- und Öffnungsventile angeordnet und deren Regelglieder auf eine gemeinsame Brennersteuerung ge­ schaltet sind.

Da an solchen Brennern per se ein Stellglied für die Einstel­ lung der Verbrennungsluftzufuhr vorhanden ist, besteht die "geringfügige Abwandlung" gemäß Aufgabe letztlich nur darin, am Brenner ein zusätzliches Stellglied vorzusehen.

Ausgenutzt ist beim Ganzen an Brennern der gattungsgemäßen Art die konstruktiv vorhandene Gegebenheit, daß diese per se eine zu den Startluftöffnungen führende separate Luftzuführung ha­ ben, die nunmehr ausgenutzt wird, um durch diese und die Startluftöffnungen beim Umschalten auf die zweite, höhere Lei­ stungsstufe zusätzlich zur per se durch das Brennerrohr zu­ zuführenden Verbrennungluft Luft zuzuführen.

Um bei dieser erfindungsgemäßen Betriebsweise bzw. Ausbildung des Brenners das bekannt günstige Unterbinden der Abgasrück­ führung während der Startphase ebenfalls beizubehalten, er­ fährt das Verfahren eine Weiterbildung dahingehend, daß in der Startphase des Brenners ein Teil der vom Gebläse geförderten Luft nach außen abgeblasen und mit dem anderen Teil am Brenner in bekannter Weise einerseits eine Luftsperre für die Abgas­ rückführung gebildet und andererseits der zu zündenden Flamme die notwendige Verbrennungsluft zugeführt wir, was am Brenner einer Ergänzung lediglich dahingehend bedarf, daß zwischen dem Gebläse und dem Brennerrohr eine mit einem Verschluß geregelt verschließbare Abblasöffnung angeordnet und deren Regelglied ebenfalls auf die gemeinsame Brennerregelung und -steuerung geschaltet ist.

Bei dieser Weiterbildungsform, die auch eine größere Lei­ stungsspreizung zuläßt, wird in der Startphase des Brenners ein Teil der vom Gebläse geförderten Luft nach außen abgebla­ sen und mit dem anderen Teil am Brenner in bekannter Weise einerseits eine Luftsperre für die Abgasrückführung gebildet und andererseits der zu zündenden Flamme die notwendige Ver­ brennungsluft zugeführt, wobei nach dem Brennerstart bzw. nach der Startphase in der ersten Betriebsstufe das Abblasen von Luft und die Ausbildung einer Luftsperre unterbunden und in der zweiten Betriebsstufe lediglich die Unterbindung des Ab­ blasens aufrechterhalten wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren und der Brenner zu seiner Durchführung werden nachfolgend anhand einer einzigen, stark schematisierten Schnittdarstellung (Fig. 1) des Brenners näher erläutert.

Der Brenner besteht dabei nach wie vor aus einem mit vorge­ setztem Gebläse 2 versehenen Rohr 1, in dessen Achse 1' ein gegen eine Öffnung 3 einer Blende 4 des Rohres 1 gerichteter Düsenstock 5 zur Brennstoffzufuhr angeordnet und dem unter Ausbildung eines Ringspaltes 6 (können auch ringsum angeord­ nete Löche sein) zur Abgasrückführung ein Flammrohr 7 vorge­ setzt ist, wobei in der Blende 4 außer den Verbrennungsluft­ öffnungen 8 periphär separat beschickbare Startluftöffnungen 9 für eine zusätzliche, separat regelbare Luftzufuhr angeordnet sind, welche Luftzufuhr vom gleichen Gebläse 2 geliefert wird.

Für einen solchen Brenner ist nun wesentlich, daß zwischen dem Gebläse 2 und einem zu den Startluftöffnungen 9 führenden Luftzufuhrkanal 10, den man sich als ringzylindrischen Raum vorzustellen hat, zwei Stellglieder 11, 12 als Schließ- und Öffnungsventile angeordnet und deren Regelglieder 11', 12' auf eine gemeinsame Brennersteuerung 13 geschaltet sind.

Bei diesen Stellgliedern 11, 12 handelt es sich um Ventile mit bspw. Hubmagneten, Stellmotoren oder dgl. als Regelglieder 11', 12'. Diese Stellglieder 11, 12 sind, wie schematisch dar­ gestellt, in Zweigleitungen 17 eingebunden, die von der Ver­ brennungsluftleitung 18 des Gebläses 2 abgehen und zum kreis­ ringförmigen Luftzufuhrkanal 10 und damit zu den Startluftöff­ nungen 9 führen, die wie auch die Verbrennungsluftöffnungen 8 im Kreisverband in der Blende 4 angeordnet sind.

Ebenfalls in der schematischen Darstellung mit angedeutet ist (wenn es sich um einen Ölbrenner handelt) eine zweistufige Ölpumpe 14 und außerdem die per Weiterbildung vorgesehene Aus­ führungsform dahingend, daß zwischen dem Gebläse 2 und dem Rohr 1 eine mit einem Verschluß 15 geregelt verschließbare Ab­ blasöffnung 16 angeordnet ist, deren Regelglied 15' ebenfalls auf die gemeinsame Steuerung 13 geschaltet ist.

Sieht man zunächst einmal von der bevorzugten Ausführungsform ab, bei der abgeblasen wird, so werden beim Umschalten von Kleinlast auf Großlast beide Ventile bzw. Stellglieder 11, 12 dosiert so geöffnet, daß außer der zentral zugeführten Ver­ brennungsluft über beide Ventile zusätzliche Luft via Start­ luftöffnungen 9 zugeführt wird, damit in der Großlaststufe, also bei via Brennstoffpumpe 14 entsprechend zugeführter größerer Brennstoffmenge, dieser ein entsprechendes Mehr an Luft zur Luftzahlanpassung zugeführt werden kann. Dabei müssen die Stellglieder 11, 12 so eingestellt sein, daß Abgas aus der Brennkammer trotzdem in die Flamme zurückgeführt wird. Dies bedarf also einer entsprechend angepaßten und insoweit auch aufwendigeren Steuerung der beiden Ventile.

Einfacher ist das Ganze dadurch zu bewältigen und beschränkt sich auf einfache Schließ- und Öffnungsvorgänge, wenn man druckseitig hinter dem Brennergebläse 2 eine mit Verschluß 15 und Regelglied 15' versehene Abblasöffnung 16 vorsieht, wie sie in der schematischen Darstellung mit angedeutet ist.

Beim Start für Kleinleistung läuft nach Einschalten des Bren­ ners das Gebläse 2 an und Verbrennungsluft wird in den Brenner eingeführt und zwar bei geöffnetem Stellglied 11, durch das sogenannte Startluft zu den Startluftöffnungen 9 gelangt und dort für eine Luftsperre für die Unterbindung der Abgasrück­ führung während des Brennerstarts sorgt. Dabei ist auch die Abblasöffnung 16 geöffnet. Nach Zündung und Beendigung der Startphase wird für Kleinlast in der ersten Stufe das Ventil 11 geschlossen, d. h., aus den Startluftöffnungen 9 strömt keine Luft mehr aus, und Abgas kann unbehindert in den Flamm­ bereich zurückströmen. Für den Normalbetrieb in der ersten Stufe, d. h., bei Kleinlast wird die Abblasöffnung 16 geschlos­ sen.

Beim Umschalten des Brenners auf Großlast, d. h. in der zweiten Stufe bleibt die Abblasöffnung 16 einfach weiter geschlossen, es wird aber das zweite Stellglied 12 geöffnet, durch das nun­ mehr die vorher als Startluftöffnungen 9 dienenden Öffnungen wieder mit Luft versorgt werden, die als zusätzliche Ver­ brennungsluft zur Anpassung der Luftzahl in der zweiten Stufe dient. Rückgeführtes Abgas wird dabei durch die Injektions­ wirkung der aus den Öffnungen 9 austretenden Zusatzluft einge­ saugt.

Claims (5)

1. Verfahren zum Betrieb eines insbesondere für Heizkessel be­ stimmten Brenners mit zwei Leistungsstufen, der aus einem Rohr (1) für die mittels eines Gebläses (2) zuzuführende Verbrennungsluft gebildet ist, in dessen Achse (1') ein ge­ gen eine Öffnung (3) einer Blende (4) des Rohres (1) ge­ richteter Düsenstock (5) zur Brennstoffzufuhr angeordnet und dem unter Ausbildung eines Ringspaltes (6) zur Abgas­ rückführung ein Flammrohr (7) vorgesetzt ist, wobei in der Blende (4) außer den Verbrennungsluftöffnungen (8) periphär separat beschickbare Startluftöffnungen (9) für eine zu­ sätzliche, separat regelbare Luftzufuhr zwecks Ausbildung einer Luftsperre zur Unterbindung der Abgasrückführung wäh­ rend des Brennerstarts angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Brennerstart und/oder nach Betreiben der ersten Stufe mit unterbundener Startluftzufuhr bei Umschal­ tung von der ersten in die zweite, höhere Leistungsstufe die zweite Stufe mit wieder geöffneter Startluftzufuhr betrieben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Startphase des Brenners ein Teil der vom Ge­ bläse geförderten Luft nach außen abgeblasen und mit dem anderen Teil am Brenner in bekannter Weise einerseits eine Luftsperre für die Abgasrückführung gebildet und anderer­ seits der zu zündenden Flamme die notwendige Verbrennungs­ luft zugeführt wird.

3. Brenner mit zwei Leistungsstufen zur Durchführung des Ver­ fahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem mit vorge­ setztem Gebläse (2) versehenen Rohr (1), in dessen Achse (1') ein gegen eine Öffnung (3) einer Blende (4) des Rohres (1) gerichteter Düsenstock (5) zur Brennstoffzufuhr angeordnet und dem unter Ausbildung eines Ringspaltes (6) zur Abgasrückführung ein Flammrohr (7) vorgesetzt ist, wobei in der Blende (4) außer den Verbrennungsluftöffnungen (8) pe­ riphär separat beschickbare Startluftöffnungen (9) für eine zusätzliche, separat regelbare Luftzufuhr zwecks Ausbildung einer Luftsperre zur Unterbindung der Abgasrückführung wäh­ rend des Brennerstarts angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gebläse (2) und einem zu den Startluft­ öffnungen (9) führenden Luftzufuhrkanal (10) zwei Stell­ glieder (11, 12) als Schließ- und Öffnungsventile ange­ ordnet und deren Regelglieder (11', 12') auf eine gemein­ same Brennersteuerung (13) geschaltet sind.

4. Brenner nach Anspruch 3 und zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gebläse (2) und dem Rohr (1) eine mit einem Verschluß (15) geregelt verschließbare Abblasöffnung (16) angeordnet ist, deren Regelglied (15') ebenfalls auf die gemeinsame Brennersteuerung (13) geschaltet ist.

5. Brenner nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellglieder (11, 12) in von der Verbrennungsluft­ leitung (18) abgehenden Zeigleitungen (17) angeordnet sind.