DE2365186A1

DE2365186A1 - Verfahren und vorrichtung zum russfreien verbrennen von fluessigen brennstoffen

Info

Publication number: DE2365186A1
Application number: DE2365186A
Authority: DE
Inventors: Paul Becker
Original assignee: ELCO OELBRENNERWERK AG
Current assignee: ELCO OELBRENNERWERK AG
Priority date: 1973-12-29
Filing date: 1973-12-29
Publication date: 1975-07-10

Description

Verfahren und Vorrichtung zum russfreien Verbrennen von flüssigen Brennstoffen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum russfreien Verbrennen von flüssigen Brennstoffen mittels einer in den Brennraum feuernden Zerstäuberdüse sowie eine Vorrichtung zur Anwendung dieses Verfahrens.

Um eine russfreie, monoxydarme, blaue Verbrennung zu erreichen, ■ist es erforderlich, den aus einer Zerstäuberdüse austretenden Brennstoffnebel intensiv mit der zugeführten Verbrennungsluft zu mischen.

Bei Oeldruckzerstäuberbrennern ist es bereits bekannt, Stau- . , schauben als MischvorrLchtung vorzusehen, die in zylindrische oder trichterartig erweiterte Brennermundstücke eingesetzt sind, die Gelbflammen erzeugen.

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Diese Mischvorrichtungen stellen aber lediglich Flamiaenschikanen dar, mit denen zwar eine gute Vermischung des Brennstoffes mit der Verbrennungsluft zu erreichen ist, jedoch kann eine Blauflamme damit nicht erzeugt werden. Eine russfreie Verbrennung ist mit derartigen Brennvorrichtungen somit oftmals nicht zu erzielen. . .

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum russfreien Verbrennen von flüssigen Brennstoffen mittels einer in den Brennraum feuernden Zerstäuberdüse sowie eine Vorrichtung zur Anwendung dieses Verfahrens zu schaffen, mittels denen auf äusserst einfache Weise der Verbrennungsvorgang derart beeinflusst werden kann, dass zuverlässig eine nahezu stöchiometrische Flamme erreicht wird, so dass eine absolut russfreie Verbrennung stattfindet. Die in dem Brennstoff vorhandeneiStickoxyde sollen dabei grösstenteils verbrannt werden können und die Brennerflamme soll stets blau aufgelöst werden, so dass ein wirtpchaftlicher Betrieb einer Heizanlage gegeben ist.·

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Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass dem Brennraum Rauchgas entnommen und zur Verzögerung d>s Verbrennungsvorganges der der Zerstäuberdüse zuströmenden Frischluft beigegeben wird.

pabei-ist es zweckmässig, das Rauchgas mittels des, Frischluft-Gebläses aus dem Brennraum abzusaugen und mengenmässig zu regulieren.

Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, die Frischluft je nach Bedarf zu verdünnen. Es steht somit bei der Verbrennung ein· grösseres Luft-Volumen mit weniger Sauerstoff zur Verfugung. Der Brennvorgang kann auf diese Weise verzögert werden, so dass die Bildung von leuchtenden Kohlestoffteilchen unterdrückt wird und sich die Flamme blau auflöst. Dadurch werden die Anteile von Stickoxyd, Monoxyd und anderen luftverunreinigenden Stoffen fast vollkommen verbrannt.

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.line gelbe Flamme ist auf diese Weise leicht zu vermeiden, /ielinehr findet bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens eine absolut russfreie Verbrennung statt. D^rch die erzwungene Rauchgaszirkulation wird im weiteren ein stabiler Blaubrand erzeugt. Dies bewirkt einen geringeren Verbrauch als bei den, jisher bekannten Brennern und eine bessere Energieausnutzung, da eine isolierende Russchicht nicht auftritt.

Die Brennvorrichtung zur Anwendung des vorschlagsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Brennraum zur ."intnahme von Rauchgas und zur erneuten Zuführung über einen gesonderten Rauchgaskanal mit dem Frischluftkanal verbunden . ist.

Dies wird in vorteilhafter Weise dadurch erreicht, dass zur Schaffung eines Rauchgaskanals daa Luftzuführungsrohr ganz oder teilweise mit einer sich axial erstreckenden im Abstand zu diesem angeordneten geschlossenen Ummantelung versehen ist, die zur Entnahme von Rauchgas in dem in den Brennraum ragenden Bereich mit.einer Eintrittsöffnung und mit einer an den Frischluftkanal· angeschlossenen Austrittsöffnung versehen ist.

Dabei ist es angebracht, die AustrittsÖffnung des Rauchgaskanals an das für die Frischluft zuführung vorgesehene Gebläse >.anzuschliessen und den Rauchgaskanal vorzugsweise im Bereich der Austrittsöffnung zur Veränderung der dem Frischluftkanal zuzuführenden Rauchgasmenge mit einer den Durchtrittsquerschnitt verändernden Vorrichtung z.B. in Form einer vestellbaren Scheibe auszustatten, so dass auf einfache■Weise die zuzugebende Rauchgasmenge eingestellt werden kann.

i'erner sollte die wintrittsöi'fnung des Rauchgaskanals mit einem radial zur Zerstäuberdüse angeordneten rohrförmigen Stutzen vergehen sein, um soiui L leicht Rauch, au aus dem Brennraum entnehmen zu können.

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Der Bauaufwand, der erforderlich ist, um das erfindungsgemässe Verfahren anzuwenden, ist somit äusserst gering, da für das der Frischluft beizugebende Rauchgas lediglich eine Rückführungsleitung zusätzlich vorzusehen ist. Zum Abziehen des Rauchgases kann dabei das vorhandene Gebläse verwendet v/erden, so dass ohne grossen Mehraufwand eine vollkommende Verbrennung und somit ein optimaler Betrieb der Brennvorrichtung zu erzielen ist.

Nach einer Weiterbildung ist es sehr vorteilhaft, der Flamme einen diese umgebenden Flammenhaltering zuzuordnen, wobei der Flammenhalterings der in einfacher Weise an der Ummantelung des Luftzuführungsrohres befestigt sein kann, zylinderförmig ausgebildet und derart bemessen sein sollte, dass die Flamme an dessen Innenmantelfläche anliegt«

Durch den der Brennerflamme zugeordneten Flammenhaltering ist es möglich, den Wirkungsgrad der Anlage günstig zu beeinflussen» Durch den Flammenhaltering wird nämlich die Flamme zusammengehalten« Unverbrannte Oelteile in Form eines Oelnebels, die sich ohne den Flammenhaltering an der Kesselwandung niederschlagen wurden, werden zuverlässig verbrannt. Auch dies beeinflusst die vollkommende Verbrennung des aus der Zerstäuberdüse austretenden Brennstoffes.

Außerdem kann der Flamme eine vorzugsweise in den Flammenhaltering zentrisch eingesetzte Flammenverteilerscheibe zugeordnet werden.

Mittels der Flammenverteiler- oder Stauscheibe ist es insbesondere in Verbindung mit dem Flammenhaltering möglich, eine Flamme kurz und buschig zu gestalten und damit die Verbrennung günstig zu beeinflussen. Die flamme wird dadurch weitgehend feuerraum- und feuerraumdruckunabLängig. Auch ist auf diese Weise leicht zu verhindern, dast, die Flamme auf der Rückwand eines Kessels aufschlägt.

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V/eitert Einzelheiten sind dein in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel einer Brennervorrichtung zur russfreien blauen Verbrennung flüssiger Brennstoffe zu entnehmen.

Die mit 1 bezeichnete, teilweise im Schnitt dargestellte ßrennvorrichtung zum Beheizen eines nur teilweise dargestellten Kessels 2 besteht im wesentlichen aus einem an einer Brennerplatte gehaltenen Brennergehäuse 5, in das wiederum eine in den Brennraum 3 feuernde Zerstäuberdüse 6 eingesetzt ist, Der Brennstoff wird der Düse 6 über die Leitung 7 zugeleitet. Ausserdem ist die Düse 6 von einem Luftzuführungskanal 9 umgeben, der durch ein Rohr 8 gebildet ist und dem die Frischluft von einem in dem Brennergehäuse 5 eingebauten Gebläse 10 zugeführt wird.

Die den Luftkanal 9 durchströmende Luft ist mittels eines axial verstellbaren Vergaserkopfes 12 regelbar. Ausser den in diesen' eingearbeiteten Druchtrittsöffnungen 13 bildet der Vergaserkopf 12 mit dem Luftzuführungsrohr 8 eine Drosselstelle 14, mittels der die zuzuführende Luftmenge eingestellt werden kann. ' ^:

Das Besondere an der Brennvorrichtung 1 ist nun, dass diese wie ein Normalbrenner mit gelber Flamme startet, wobei der zerstäubte Brennstoff mittels der Zündelektrode 11 gezündet wird, dann aber nach ca. 3 Sek. auf Blaubrand übergeht«,₍

Um dies auf einfache Ueise und ohne Schwierigkeiten zu er- , möglicnen, ist bei der Brennvorrichtung 1 vorgesehen, eine einstellbare Rauchgasmenge aus dem Brennraum 3 abzuziehen und der der BrenndUse 6 zuströmenden Frischluft beizumischen sowie die Flamme 15 mit einer Ummantelung zu umgeben.

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Die Rauchgasrückführung wird über einen Rauchgaskanal 24 vorgenommen» über den Rauchgas aus dem Brennraum 3 entnommen und in den Frischluftkanal 9 eingegeben v/erden kann. Dazu ist das Luftzuführungsrohr 8 mit einer geschlossenen Ummantelung ausgestattet, die mittels dem an dem Luftzuführungsrohr 8 anliegenden abgewinkelten Rand 22 sowie mittels eines Distanzringes 23 mit Abstand zu dem Luftzuführungsrohr 8 angeordnet und an diesem befestigt ist, so dass zwischen der Ummantelung 21 und dem Luftzuführungsrohr 8 ein Hohlraum als Rauchgaskanal 24 gebildet ist.

In dem in den Brennraum 3 ragenden Bereich ist der Rauchgaskanal 24 mit einer Eintrittsöffnung 25 ausgestattet, an der zweckmässigerweise ein in den unteren Teil des Brennraumes 3 ragender Stutzen 26 angebracht ist. Die Austrittsöffnung 27 des Rauchgaskanales 24 ist an das Frischluftgebläse 10 angeschlossen. Dabei ist, um die diesem zuzuführende Rauchgasmenge einstellen zu können, auf einer Schraube 28 eine der Austrittsöffnung 2? zugeordnete Scheibe 29 angebracht, so dass durch Verdrehen der Schraube 28 der freie Durchtrittsquerschnitt der Austrittsöffnung 27 leicht verändert werden kann. .

Zeigt es sich nun, dass, um eine blaue Flamme zu erhalten, der Brennvorgang verzögert werden sollte, indem die der Zerstäuberdüse 6 zugeführte Luft verdünnt wird, so ist lediglich mittels der verstellbaren Scheibe 29 die Austrittsöffnung 27 des Rauchgaskanales 24 zu öffnen. Dadurch kann von dem Gebläse 10 Rauchgas aus dem Brennraum 3 abgesaugt werden, so dass zur Verbrennung ein grösseres Volumen mit weniger Sauerstoff zur Verfügung steht und somit eine vollkommene Verbrennung» ohne dass dabei Russ gebildet wird, stattfindet.

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Jm zu verhindern, dass unverbrannte Oelteile in Form eines Oelnebels, sich an der V/andung des Kessels 2 niederschlagen und dort kondensieren, ist der Flamme 15 ein Flananenhaltering 31 zugeordnet- Der mittels eines Steges 32 an der Ummantelung 21 befestigte Flammenhaltering 13 ist zylinderförmig ausgebildet und in seinem Innendurchmesser derart bemessen, dass die Flamme 15 an dessen Innenmantelfläche 33 anliegt.

In den Flammenhaltering 31 ist des \tfeiteren_s mittels eines Steges 35 eine Flammenverteilerscheibe 34 eingesetzt,, die als Prallscheibe wirkt. Mit Hilfe der Flammenverteilerscheibe 34 ist es im Zusammenwirken mit dem Flammenhaltering 31 leicht möglich, die Flamme 15 zwiebeiförmig zu.gestalten und zu verhindern, dass die Flamme 15 auf die Rückwand des Kessels 2 auftrifft. Auch durch diese Massnahmen wird die russfreie Verbrennung des aus der Zerstäuberdüse ö austretenden Brennstoffes günstig beeinflusst und unterstützt.

A 2455 Whb
28. Dezember 1973

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum russfreien blauen Verbrennen von flüssigen Brennstoffen mittels einer in den Brennraum feuernder Zerstäuberdüse, dadurch gekennzeichnet, dass dem Brennraum (3) Rauchgas entnommen und zur Verzögerung des Verbrennungsvorganges der der Zerstäuberdüse (6) zuströmenden Frischluft beigegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauchgas mittels des Frischluftgebläses (10) aus dem Brennraum (3) abgesaugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2_S dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem Brennraum (3) abgesaugte Rauchgasstrom in seiner Menge regulierbar ist.
4. Brennvorrichtung zur russfreien Verbrennung flüssiger

Brennstoffe, bestehend aus einer in das Luftzuführungει i

rohr eingesetzten in den Brennraum feuernden Zerstäuberdüs3, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennraum ι(3) zur ; Entnahme von Rauchgas und erneuter Zuführung über einen gesonderten Rauchgaskanal (24) mit dem Frischluftkanal (9) verbunden ist. I
5. Brennvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, . dass zur Schaffung eines Rauchgaskanals (24) das Luftzuführungsrohr (8) ganz oder teilweise mit einer sich axial erstreckenden im Abstand zu diesem angeordneten geschlossenen Ummantelung (21) versehen ist, die zur Entnahme von Rauchgas in dem in. den Brennraum (3) ragenden Bereich mit einer Eintrittsöffnung (25) und mit einer an den Frisch-

' luftkanal (9) angeschlossenen Austrittsöffnung (27) versehen ist.

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6. J3rennvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (27) des Rauchgaskanals (24) an das für die Frischluftzuführung vorgesehene Gebläse

• (1O) angeschlossen ist.
7. Brennvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rauchgaskanal (24) vorzugsweise im Bereich der Austrittsöffnung (27) zur Veränderung der dem Frischluftkanal (9) zuzuführenden Rauchgasmenge mit einer den Durchtrittsquerschnitt verändernden Vorrichtung (28, 29),z.B. in Form einer verstellbaren Scheibe, versehen ist.
8. Brennvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsöffnung (25) des Rauchgaskanals (24) mit einem radial zur Zerstäuberdüse (6) angeordneten rohrförmigen Stutzen (26) versehen ist.
9. Brennvorrichtung nax;h einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Flamme (15) ein dieser^:umgebender Flamraenhaltering (31) zugeordnet ist.
10. Brennvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Flammenhaltering (31) zylinderförmig ausgebildet und derart bemessen ist, dass die Flamme (15) an dessen Innenmantelflächti (33) anliegt. -
11. Brennvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Flammenhaltering (31) an der Ummantelung (21) des Luftzuführungsrohres (8) befestigt ist..

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12. Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Flamme (15) eine vorzugsweise in den Flammenhaltering (31) zentrisch eingesetzte Flammenverteilei-scheibe (34) zugeordnet ist.

A 2^55 e-hb(
28» Dezember Ϊ973

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