DE2912518C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen keramischen Brennerkopf mit durch Trennwände getrennten Strö­ mungskanälen für Brennstoff bzw. vorgewärmtes Oxi­ dationsmittel, die parallel zueinander geführt und abwechselnd nebeneinander angeordnet sind und in einen Verbrennungsraum münden und die einen gestreckten Querschnitt aufweisen und gegeneinander versetzt sind, wobei die Strömungskanäle zwischen zwei Deck­ wandungen verlaufen und die Trennwände dem Wärmeüber­ gang vom Oxidationsmittel auf den Brennstoff dienen, wobei jeder Strömungskanal über seine gesamte Länge die benachbarten Strömungskanäle zu einer der beiden Deckwandungen hin in seiner Höhe überragt, wobei zumindest eine der Deckwandungen derart durchbrochen ist, daß jeweils die an diese Deckwandung angrenzenden Strömungskanäle für Brennstoff bzw. Oxidationsmittel geöffnet sind, und wobei die in dieser Weise geöffneten Strömungskanäle an ihrer dem Verbrennungsraum abge­ wandten Stirnseite verschlossen sind, wie er Gegenstand des Hauptpatentes 28 53 309 ist.

Der keramische Brennerkopf nach dem Hauptpatent ist in Industrieöfen einsetzbar, aber auch für Wärme­ erzeuger kleinerer Leistung bestimmt. Mit dem Brenner­ kopf lassen sich in erster Linie gasförmige, aber auch flüssige Brennstoffe verbrennen, soweit durch Vorerhitzen des Oxidationsmittels der flüssige Brenn­ stoff innerhalb der den Brennstoff führenden Strö­ mungskanäle im Wärmeaustausch mit dem Oxidationsmittel erwärmt und vor Austritt aus dem Brennermund verdampft wird. Dabei läßt sich jedoch nicht in allen Fällen vermeiden, daß sich beim Verdampfen durch Crackpro­ zesse im Brennstoff unerwünschte Rückstände bilden, die sich in den den Brennstoff führenden Strömungs­ kanälen absetzen oder zu unerwünschten Niederschlägen in dem Verbrennungsraum und vom Abgas durchströmten Räumen führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Brenner nach dem Hauptpatent in Anwendung auf flüssigen Brennstoff so auszubilden, daß der Brennstoff mit der Verbrennungs­ luft auf dem Weg zum Brennermundbereich ein zündfähiges Gemisch ergibt, ohne daß durch Überhitzen des flüssigen Brennstoffes ein Cracken des Brennstoffs auftritt.

Diese Aufgabe wird bei einem Brennerkopf der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch die in Patent­ anspruch 1 gekennzeichnete Ausbildung des Brenner­ kopfes gelöst.

Danach bestehen die Trennwände zwischen den Strömungskanälen aus einem Werkstoff, der für den Brennstoff durchlässig ist. Als Werkstoffe wer­ den beispielsweise poröse Keramiken verwendet, wie Siliziumcarbid oder Siliziumnitrit oder Sintermetall, das als Filtermaterial bekannt ist. Die den Brenn­ stoff führenden Strömungskanäle sind zum Verbrennungs­ raum hin verschlossen. In vorteilhafter Weise durch­ dringt der flüssige Brennstoff mit niedrigerer Tem­ peratur, als sie die Verbrennungsluft aufweist, den porösen Werkstoff und verdunstet auf der dem Oxida­ tionsmittelstrom zugewandten Oberfläche der Trenn­ wände. Oxidationsmittel und verdunsteter Brennstoff vermischen sich somit bereits vor Erreichen des Bren­ nermundes, wobei die porösen Trennwände zu einer Filmverdunstung des Brennstoffs führen, die die Tröpf­ chenbildung vermeidet. Die Verdunstung des flüssigen Brennstoffs auf der Trennwandoberfläche verhindert zugleich eine Überhitzung des flüssigen Brennstoffs in den Strömungskanälen infolge wirksam werdender Verdunstungskühlung. Durch Regulierung der Zufuhr von Oxidationsmittel und Brennstoff, letzteres durch Einstellung des Flüssigkeitsdruckes im Strömungskanal, lassen sich auch am Brennermund austretende überstöchio­ metrische Brennstoff-Oxidationsmittel-Gemische ein­ stellen.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die Strömungskanäle für den Brennstoff mittels den Brennermund überragenden Mundstücken aus porösem Werkstoff zu verschließen.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung wiedergegeben sind, näher er­ läutert. Es zeigt im einzelnen:

Fig. 1 Brennerkopf mit porösen Trennwänden zwi­ schen den Strömungskanälen für Brennstoff und Oxidationsmittel,

Fig. 2 Brennerkopf mit porösen Mundstücken, die in den Brennstoff führenden Strömungskanälen eingesetzt sind,

Fig. 3 bis 5 verschiedene Mundstücksformen.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, besteht der Brenner­ kopf aus einem keramischen Stein 1 mit Strömungska­ nälen 2, 3, die in ihrer gesamten Länge von Deckwan­ dungen 4, 5 abgedeckt sind. Die Strömungskanäle 2, 3 weisen einen gestreckten Querschnitt auf und sind im Ausführungsbeispiel als rechteckig geformte, im Stein 1 geradlinig verlaufende, mehr als 1 mm breite Schlitze gestaltet. Die Strömungskanäle sind parallel zueinander zum Brennermund 6 geführt und paarweise gegeneinander versetzt angeordnet, wobei jeweils zwischen benachbarten Strömungskanälen eine Trenn­ wand 7 gebildet ist. Die Wandstärke der Trennwand 7 läßt sich bis auf etwa 0,4 mm verringern. Zuström­ öffnungen für die Strömungskanäle 2, 3 werden durch Absetzen der Deckwandung 4, 5 geschaffen. Die Deck­ wandungen werden soweit abgesetzt, daß jeweils die die benachbarten Strömungskanäle zur abzusetzenden Deckwandung hin überragenden Strömungskanäle geöffnet sind. Durch Absetzen der Deckwandung 4 werden auf diese Weise Zuströmöffnungen für die Strömungskanäle 2, durch Absetzen der Deckwandung 5 Zuströmöffnungen für die Strömungskanäle 3 gebildet. In Fig. 1 sind die zuletzt genannten Zuströmöffnungen auf der in der perspektivischen Darstellung verdeckten Seiten­ fläche des Brennerkopfes angeordnet. Die Strömungs­ kanäle 2, 3 sind an der dem Brennermund 6 entgegen­ gesetzt liegenden Stirnseite 8 des Brennerkopfes verschlossen. Über die Strömungskanäle 2 wird in den Brennerkopf flüssiger Brennstoff eingeführt, in den Strömungskanälen 3 strömt als Oxidationsmittel Luft.

Die Trennwände 7 des Brennerkopfes bestehen aus einem porösen Werkstoff, der für den in den Strömungskanälen 2 geführten flüssigen Brennstoff durchlässig ist. Auf der den Strömungskanälen 3 zugewandten Oberfläche der Trennwände verdunstet flüssiger Brennstoff und mischt sich mit der in den Strömungskanälen 3 geführten Luft. Die Luft ist vorgewärmt und weist eine Tempera­ tur auf, bei der eine zur Bildung eines zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemisches geeignete Brennstoffmenge verdunstet. Werden als Brennstoffe Heizöle verwendet, ist eine Erwärmung der Luft auf etwa 200°C zweckmäßig. Zur Vorerhitzung der als Oxidationsmittel von einem in der Zeichnung nicht gesondert dargestellten Gebläse angesaugten Luft dient ein dem Brennerkopf vorgeschal­ teter Rekuperator, der von einem Heizmedium durch­ strömt wird. Vorzugsweise wird nach Inbetriebnahme des Brennerkopfes als Heizmedium aus dem Verbrennungs­ raum abströmendes Abgas benutzt.

In Fig. 2 sind die Strömungskanäle 2 für Brennstoff mittels Mundstücken 9 verschlossen, die über den Brennermund 6 hinausragen. Die Mundstücke 9 bestehen ebenfalls aus porösem, für den Brennstoff durchlässigen Werkstoff. An der Oberfläche der Mundstücke bildet sich in gleicher Weise wie an den Trennwänden 7 ein Brennstoffilm, der in die vorerhitzte Verbrennungsluft verdunstet.

Am Brennermund 6 des Brennerkopfes nach Fig. 2 ist eine über alle Strömungskanäle 2, 3 erstreckte Zündein­ richtung angeordnet, die einen Verdunstungskörper 10 aufweist, der am Ende einer Zufuhrleitung 11 für Brennstoff angeordnet ist. Im Verdunstungskörper 10 ist ein Hohlraum vorgesehen, der von einem elek­ trisch erhitzbaren Zünddraht 13 durchzogen wird. Der Zünddraht ist mit einer in der Zeichnung nicht gesondert dargestellten Stromquelle verbindbar. In den Hohlraum verdunstet der den Verdunstungskörper 10 durchdringende Brennstoff und wird durch Erwärmung auf Zündtemperatur mittels des Zünddrahtes gezündet. Die dabei entstehenden Zündflammen schlagen zu den Mündungen der Strömungskanäle durch und zünden dort das aus den Strömungskanälen austretende Brennstoff- Luft-Gemisch in einer vor dem Brennermund gebildeten Homogenisierungszone. Nach Einsetzen der Verbrennung des den Strömungskanälen 3 entströmenden Gemisches wird die am Zünddraht anliegende Stromquelle wieder abgeschaltet.

Die Form der Mundstücke 9 bestimmt die Oberfläche, die für die Verdunstung des flüssigen Brennstoffs zur Verfügung steht. Verhältnismäßig große Oberflächen weisen in Fig. 3 bis 5 dargestellte Mundstücke 9 a bis 9 c auf.

Der Brennerkopf eignet sich zum Verbrennen von Heizöl unterschiedlicher Qualität. Die Filmverdunstung des flüssigen Brennstoffs erlaubt auch den Einsatz schwerer Heizöle, ohne daß durch Crack-Prozesse schädliche Niederschläge oder Rückstände im Verbrennungsraum entstehen. Die Brennerleistung läßt sich durch verhält­ nismäßig geringe Druckänderungen für den flüssigen Brennstoff in einfacher Weise rasch ändern.

Claims (2)

1. Keramischer Brennerkopf mit durch Trennwände getrennten Strömungskanälen für Brennstoff bzw. vorgewärmtes Oxidationsmittel, die parallel zueinander geführt und abwechselnd nebeneinander angeordnet sind und in einen Verbrennungsraum münden und die einen ge­ streckten Querschnitt aufweisen und gegeneinander versetzt sind, wobei die Strömungskanäle zwischen zwei Deckwandungen verlaufen und die Trennwände dem Wärmeübergang vom Oxidationsmittel auf den Brennstoff dienen, wobei jeder Strömungskanal über seine gesamte Länge die benachbarten Strömungskanäle zu einer der beiden Deckwandungen hin in seiner Höhe überragt, wobei zumindest eine der Deckwandungen derart durch­ brochen ist, daß jeweils die an diese Deckwandung angrenzenden Strömungskanäle für Brennstoff bzw. Oxidationsmittel geöffnet sind, und wobei die in dieser Weise geöffneten Strömungskanäle an ihrer dem Verbrennungsraum abgewandten Stirnseite verschlos­ sen sind, nach Patent 28 53 309, dadurch gekennzeichnet, daß in Anwendung auf flüssigen Brennstoff die Trennwände (7) zwischen den Strömungskanälen (2, 3) für Brennstoff und Oxida­ tionsmittel aus für den Brennstoff durchlässigen porösen Werkstoff bestehen und daß die den Brennstoff führenden Strömungskanäle (2) zum Brennraum hin ver­ schlossen sind.

2. Brennerkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Brenn­ stoff führenden Strömungskanäle (2) mittels für den Brennstoff durchlässigen, porösen Mundstücken ver­ schlossen sind, die über den Brennermund (6) hinaus­ ragen.