DE2404484A1

DE2404484A1 - Vorrichtung zur verbesserung der vollstaendigen verbrennung in oefen, verbrennungsvorrichtungen o.dgl.

Info

Publication number: DE2404484A1
Application number: DE2404484A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: HEZINGER KARLHEINZ 7000 STUTTGART
Current assignee: HEZINGER KARLHEINZ 7000 STUTTGART
Priority date: 1974-01-31
Filing date: 1974-01-31
Publication date: 1975-08-14

Description

Vorrichtung zur Verbesserung der vollständigen Verbrennung in Öfen, Verbrennthgsvorrichtungen od.dgl.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbesserung der vollständigen Verbrennung in Öfen, Verbrennungsvorrichtungen o.dgl., bei der mindestens ein Verbrennungsüberwachungsfuhler in Form einer Fotozelle, eines Abgasfühlers, eines Temperaturfühlers od.dgl.
vorgesehen ist, über den die Verbrennung beeinflußbar ist.
Es ist bekannt, große solche Anlagen durch Abgaspru£o geräte zu überwachen und bei außergewÖhnlichen Betriebszuständen durch Signale oder besondere Regler den Betriebsablauf zu beeinflussen. Oft reichen die zur Verfügung stehenden Mittel nicht aus, rasch einen Normalbetriebszustand wieder herzustellen oder plötzlich zu verbrennende Produkte, die bei ihrer Verbrennung besondere Schwierigkeiten bereiten, wie insbesondere bei der Müllverbrennung, aber auch im Haushalt-oder der Fabrik, optimal zu verbrennen. Durch unvollständige Verbrennung erfolgt einmal eine Umweltbelästigung und zum anderen geht nicht in Wärme umgewandelte chemische Energie verloren.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine rasch an wechselnde Betriebsbedingungen anpaßbare Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der bei geringer Umweltverschmutzung eine vollständige Ausnützung der Brennstoffenergie möglich ist und mit der insbesondere die Grenzbetriebsbereiche einfach beherrschbar sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß zum Verbrennungsraum über ein Absperrventil mindestens eine Sauerstoffzuführung geführt ist und das Absperrventil über den bzw. die Verbrennungsüberwachungsfühler gesteuert ist.
Durch die geregelte Zufuhr von reinem Sauerstoff können die Grenzbereiche der Verbrennung, insbesondere das Anfahren der noch kalten Verbrennungsvorrichtung oder aber stoßartig auftretende Belastungen mit relativ geringem Aufwand beherrscht werden. Es ist in besonders einfacher Weise möglich, die Vorrichtung gemäß der Erfindung in bestehende Verbrennungsvbrrichtungen auch nachträglich mit geringem Aufwand einzubauen, Der Einbau kann bei entsprechenden Einbauanleitungen auch von Laien vorgenommen werden.
Zweckmäßigerweise ist mindestens eine Sauerstoff-Flasche vorgesehen, die über ein Druckreduzierventil mit dem Absperrventil in Verbindung steht.
Da die Vorrichtung Je nach ihrer Einstellung nur bei Störungen bei der Verbrennung oder kurzzeitigen ungünstigen Betriebsverhältnissen in Tätigkeit tritt, kann, sofern die!Verbrennungsvorrichtung in Ordnung ist, der Inhalt einer Sauerstoff-Flasche lange ausreichen. Beispielsweise für Haushaltsöfen kann eine Sauerstoff-Flasche wie sie bei Tauchgeräten üblich ist ausreichen.
Bei Verbrennungsvorrichtungen, bei denen die Verbrennung durch dauernde Sauerstoffzuführung verbessert werden soll, kann in vorteilhafter Weise zusätiich zum Absperrventil ein Druckdifferenzventil vorgesehen sein, das den Durchgang für die Sauerstoffzufuhr er8% nach dem Bestehen einer Druckdifferenz zwischen zwei Punkten der Luftzuführung bzw. der Abgasführung frei gibt. Eine solche Anordnung kann auch als zusätzliche Sicherung bei der Verwendung weiterer Verbrennungaüberwachungsfühler dienen. Solange die Verbrennungs-' vorrichtung von keinen Verbrennungsgasen durchströmt ist, tritt keine Druckdifferenz auf, so daß dann die Sauerstoffzufuhr selbsttätig unterbunden ist. Zweckmäßigerweise kann die Ansprechdruckdlfferenz, bei der die Vorrichtung zu arbeiten beginnt, einstellbar sein, so daß die Vorrichtung an die unterschiedlichsten Bauaus führungen oder Betriebsbedingungen der Verbrennungsvorrichtung anpassbar ist.
Eine restlose Verbrennung von noch in den Abgasen enthaltenen brennbaren Rückständen kann dadurch erzielt werden, daß die Sauerstoffzuführung im Bereich des Verbrennungsraums nahe dem Rauchgasabzug vorgesehen ist, wobei dann die Sauerstoffzuführung entweder nach der Rauchgaszusammensetzung über entsprechende Meßfühler oder auch durch Anordnung einer Fotozelle nach der Menge der enthaltenen Schwebstoffe geregelt ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können zwei Sauerstoffzuführungen vorgesehen sein, davon eine im Bereich des Verbrennungsraumes nahe dem Rauchgasabuß und die andere im Bereich des Frischtuftzutritts, daß sowohl eine vollständige Verbrennung der Abgase als auch ein rasches Hochfahren der Verbrennungsvorrichtung bei Inbetriebnahme oder bei der Zufuhrung besonders schwierig zu verbrennender Stoffe möglich ist.
Beide Sauerstoffzuführungen können dabei unabhängig oder abhängig voneinander durch die Verbrennungsüberwachungsfuhler gesteuert sein. Die Steuerung kann auch über einen Programmschalter, beispielsweise für Aufheizen, Höchstleistung u.dE1. erfolgen, wodurch auch di Verbrennungsleistung der Verbrennungsvorrichtung kurzzeitig oder über längere Zeit erhöhbar ist.
Zur raschen Inbetriebnahme der Verbrennungsvorrichtung kann in vorteilhafter-Weise die Sauerstoffzufuhrung knapp unterhalb oder im Verbrennungsrost vorgesehen sein, so daß die Anfahrzeit wesentlich verkürzt und alsbald Normalbetriebsbedingungen erzielbar sind, Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kärin bei einer Verbrennungsvorrichtung mit einem Brenner für feste oder flüssige Brennstoffe die Sauerstoffzuführung im Bereich des Brenners zweckmäßigerweise in der Nähe der Düse oder in der Düse selbst vorgesehen seine Eine besonders kräftige rückstandslose Verbrennung kann dadurch erreicht werden, daß in der Düse selbst,eitle Mischkammer für den Brennstoff und den Sauerstoff vor gesehen ist. Der Sauerstoff kann aber auch erst im Brenner nach der Verwirbelungsvorrichtung, durch diB eine gute Vermischung der Verbrennungsluft mit den Brenngasen erreicht wird, erfolgen.
In vorteilhafter Weise kann für einen nachträglichen Einbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Brenner ein Zwischenflansch vorgesehen sein. Zur Erleichterung der Reinigung und zur besseren Sauerstoffbeimischung erfolgt die Sauerstoffzuführung zweckmäßigerweise über eine Verteilerdüse, wobei diese leicht auswechselbar angeordnet ist. Nach der Erfindung kann der freie Durchgangsquerschnitt der Verteilerdüse zur speziellen Anpassung an besondere Betriebsbedingungen oder Betriebszustände einstellbar sein. Dadurch kann beispielsweise ein normaler in der Wohnung aufgestellter Ofen zur umweltfreundlichen Müllverbrennung verwendet werden, wodurch eine wesentliche Entlastung der Müllabfuhr möglich ist und die entstehende Wärme der eigenen Wärmeversorgung zugute kommt.
Insbesondere bei der Saueratoffeinfthrung nahe dem Rauchgasabzug erfolgt diese zweckmäßigerweise in mindestens einer hochhitzebeständigen Düse. Dadurch kann der Sauerstoff im Abstand von den Wänden der Verbrennungsvorrichtung den Abgasen mit höherer Abgangsgeschwindigkeit beigemischt werden, so daß diese trotz kürzerer Verweilzeit vollständig verbrennen können, Gleichzeitig wird dadurch did Beanspruchung der Wände der Verbrennungsuorrichtung herabgesetzt.
Da die erfindungsgemäße Vorrichtung im Aufbau einfach und billig herstellbar ist, kann dieselbe praktisch an alle Öfen und Verbrennungsvorrichtungen mit festem, flüssigem oder gasförmigem Brennstoff angeordnet und den speziellen Bedürfnissen angepaßt werden.
Zur Verminderung der Unfallgefahr durch undichte Sauerstoff-Flaschen oder Leitungen kann in zweckmäßiger Weise die Sauerstoff-Flasche und gegebenenfalls auch das Druckreduzierventil im Freien angeordnet werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie aus weiteren Unteransprüchen. Es zeigt: Fig. 1 die schematische Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Wohnhaus, Fig, 2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 3 durch die Anordnung einer Sauerstoffzuführung in einem besonderen Zwischenflansch, Fig. 3 eine Seitenansicht davon gemaß dem Pfeil III-III in Fig. 2, teilweise geschnitten, Fig. 4 die schematische Anordnung einer Saue rs toffeuführung in einem Brenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe, Fig. 5 eine weitere Anordnung einer Sauerstoffzuführung und Fig. 6 die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem üblichen Ofen zur Verbrennung fester Stoffe w;e Holz, Kohle oder Müll.
Im gemäß Fig. 1 schematisch dargestellten Heizraum 1 ist ein Ofen 2 mit einem Brenner 3 dargestellt, der über ein Abzugsrohr 4 mit einem nicht dargestellten Kamin verbunden ist. Der Brenner 3 ist neben der nicht dargestellten Brennstoffzufuhr über ein Druckdifferenzventil 5, ein Absperrventil 6 und ein Druckreduzierventil 7 mit einer außerhalb des Heizraums 1 im Freien.
angeordneten Sauerstoff-Flasche 8 verbunden.
Im Abzugsrohr 4 ist ein Abgasfühler 9 und im eigentlichen Verbrennungsraum 10 des Ofens 2 ein Temperaturbegrenzungsruhler 11 vorgesehen, die über eine elektronische, nicht näher dargestellte Steuerung das Absperrventil 6 steuern.
In den Fig. 2 und 3 ist die Anordnung einer Verteilerdüse 12 in einem Zwischenflansch 13 zum nachträglichen oder auch serienmäßigen Einbau bei einem Brenner dargestellt. Die Verteilerdüse 12 ist auswechselbar mit der Sauerstoffzuleitung 14 verschraubt. Der Zwischen-und flansch 13 kann zur besseren Durchmischungzzur besseren Ansaugung des Sauerstoffs mit einer düsenart.igeD terengung 15 versehen sein, in der zusätzlich dieBrennerdüse 16 des Brenners 3 angeordnet ist. Beim nachträglichen Einbau des Zwischenflansches 13 kann di Brennerdüse 16 durch ein Zwischenstück entsprechend verlängert sein.
In Fig. 4 ist ein Brenner 3 dargestellt, durch dessen nicht gezeigtes Gebläse die Verbrennungsluft durch einen Kanal 17 an der Verteilerdüse 12 und der Brennerdüse 16 hindurchgeblasen wird. Im Betrieb tritt dabei die Brennerflamme 18 aus der Öffnung 19 aus, wobei die Sauerstoffanreicherung des Luftgemisches schon vor der Brennerdüse 16 erfolgt. Anstelle des Durchbruchs für die Verteilerdüse 12 kann die Sauerstoffzuführung auch über eine in den Gebläseraum des Brenners 3 in den Kanal 17 weitergeführte Sauerstoffleitung erfolgen, ähnlich wie dies in Fig. 5 ang;eutet ist. Die hochhitzebeständige austauschbare Verteilerdüse 12 kann auch über die Öffnung 19 direkt in die Flamme hineinragen, und zwar unabhängig davon, ob es sich um einen Öl- oder Gasbrenner handelt.
In Fig. 6 sind weitere Anordnungsmöglichkeiten von Verbrennungsüberwachungsfühlern und Verteilerdüsen bei einem Holz- oder Kohleofen, der auch beispielsweise für die Müllverbrennung verwendet werden kann, dargestellt. Dabei ist eine erste Verteilerdüse 12 in einem den Verbrennungsraum 10 nach unten abschliessenden Rot 20 angeordnet. Der Rost 20 ist für Verbr'enrungsrückstände durchlässig und unter ihm ist ein Aschekasten 21 vorgesehen. Eine weitere Verteilerdüse 12' ist im Bereich nahe des Rauchgasabzugs 22 vorgesehen, wobei die Verteilerdüsen 12 und 12' gemeinsam oder unabhängig voneinander durch den Abgas fühler 9 oder eine mit einer Lichtquelle 23 zusammenarbeitende Fotozelle-24-steuerbar sind. Die Verteilerdüse 12' wird zweckmäßig durch die Fotozelle 24 gesteuert, wobei Sauerstoff zugeführt wird, wenn durch Rauchentwicklung der Lichtstrahl der Lichtquelle 23 nur noch mit einer bestimmten einstellbaren Abschwächung auf die Fotozelle 24 trifft.
Als Abgasfuhler 9 können ähnlich den Abgasprüfgeräten bei der Prüfung von Kraftfahrzeugen auf Kohlenoxyd ansprechende Meßfühler dienen. Für spezielle Verbrennungszwecke können aber auch Meßfühler, die auf andere Bestandteile der Rauchgase ansprechen, Verwendung finden, um vor unzulässigen Konzentrationen dieser Stoffe zu warnen oder entsprechende Steuerungen der Sauerstoffzuführung zu veranlassen.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung kann bei snordnung eines auf Stickoxyde (NO) ansprechenden Abgaskühlers 9 auch der Anteil der besonders giftigen Stickoxyde im Rauchgas durch Zugabe von Sauerstoff im Bereich des Rauchgasa;bzugs 22 herabgesetzt werden.
In vorteilhafter Weise kann besonders billig die Saur erstoffzuführung in Form von Preßluft erfolgen, so daß die Beschaffung von reinem Sauerstoff sich erübrigt. In vorteilhafter Weise kann dazu ein Luftkompressor als Sauerstoffzuführung vorgesehen sein, der zur gleichmäßigen Luftversorgung die Preßluft in einen Windkessel pumpt.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Verbesserung der vollständigen Verbrennung in Öfen, Verbrennungsvorrichtungen o.dgl., bei der mindestens ein Verbrennungsüberwachungsfuhler in Form einer Fotozelle, eines Abgasfühlers, eines Temperaturfühlers o.dgl. vorgesehen ist, über den die Verbrennung beeinflußbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verbrennungsraum (10) über ein Absperrventil (6) mindestens eine Sauerstoffzuführung geführt ist und das Absperrventil (6) über den bzw. die Verbrennungsüberwachungsfühler gesteuert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Sauerstoff-Flasche (8) vorgesehen ist, die über ein Druckreduzierventil (7) mit dem Absperrventil (6) in Verbindung steht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Absperrventil (6) ein Druckdifferenzventil (5) vorgesehen ist, das den Durchgang für die Sauerstoffzuführung erst nach - nach Bestehen einer Druckdifferenz zwischen zwei PuiktenF -der Luftzuführung bzw. der Abgasabführung freigibt;

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckdifferenzmeßgerät vorgesehen ist, das unter einer einstellbaren Größe der Druckdifferenz das Absperrventil (6) geschlossen hält.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffzuführung im Bereich des Verbrennungsraumes (10) nahe dem Rauchgasabzug (22) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Sauerstoffzuführungen vorgesehen sind, davon eine im Bereich des Verbrennungsraums (10) nahe dem Rauchgasabzug (22) und die andere im Bereich des Frischluftzutritts (Fig. 6).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerdüsen (12,12'). der Sauerstofrzurührungen wahlweise über einen Programmschalter mit Sauerstoff versorgbar sind.

a. Vorrichtung nach Anspruch i oder 6 mit einem Verbrennungsrost unterhalb des Verbrennungsraumes dadurch gekennzeichnet, daß eine Sauersto'ffzuf knapp unterhalb im Rost (20) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einem Brenner für feste oder flüssige BrennStoffe, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffzuführung im Bereich des Brenners (3) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch. gekennzeichnet, baß die Sauerstoffzuführung nahe der Brenner düse (i6) vorgesehen ist.

11.Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffzuführung in der Brennerdüse (16) selbst vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennerdüse (16) eine Mischkammer für den Brennstoff und den Sauerstoff vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10 mit einer nahe der Brennerdüse angeordneten 1Juftverwirbelungsvorrich tung, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffzuführung in der Verwirbelungsvorrichtung angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Brenners (3) ein Zwischenfiansoh (13) vorgesehen ist und die Sauerstoffzufuhr im Zwischenflansch (13) erfolgt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffzufünrung über eine Verteilertse (12,12') erfolgt und diese Verteilerdüse (12,12') auswechselbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Durchg1angsquerschnitt der Verteilerdüse (12,12') einstellbar ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffzuführung in mindestens einer hochhitzebeständigen Verteilerdüse (12) im Feuerungsraum (10) endet.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbrennungsüberwachungsfühler ein CO-Fühler im Abgas dient.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbrennungsüberwachungsfühler ein Temperaturbegrenzungsfühler (11) dient.

20. Vorrichtung nach einem der AnsprUche'1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fotozelle (24) vorgesehen ist, die das Absperrventil (6) beim Erlöschen der flamme geschlossen hält.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fotozelle (24) und eine Lichtquelle (23) vorgesehen sind, die bei einem Abfall der Lichtdurchlässigkeit der Rauchgase die Sauerstoffzuführung freigeben.

22. Vorrichtung nach Anspruch 8 mit einer automatischen Ascheabführung, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffzuführung in der ersten Abkühlzone vorgesehen ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22 dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasfühler (9) als Stickoxyd (NO) -Fühler ausgebildet ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffzuführung in Form von Preßluft erfolgt.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeich: net, daß ein Luftkompressor für die Sauerstoffzuführung vorgesehen ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kpmpressor ein Windkessel nachgeschaltet ist.

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