DE3202938A1 - METHOD AND DEVICE FOR HEATING COMBUSTION AIR AND FUEL IN HEATING SYSTEMS - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR HEATING COMBUSTION AIR AND FUEL IN HEATING SYSTEMSInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zum Erhitzen von Verbrennungsluft und Brennstoff in Heizungsanlagen Method and device for heating combustion air and fuel in heating systems
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhitzen von Verbrennungsluft und Brennstoff für die Verbrennung von flüssigen, gasförmigen oder staubförmigen Brennstoffen oder Gemischen derselben in einem Brenner für Heizungsanlagen, bei dem mit einer ersten Strömungsrichtung zuströmenden Luftstrom vorerst eine aus dem Kesselraum der Heizungsanlage stammende Wärmemenge zugeführt wird, darauf die Strömungsrichtung umgekehrt und dem Luftstrom eine von einer Brennereinrichtung stammende Wärmemenge zugeführt wird, darauf die Strömungsrichtung noch einmal umgekehrt und die erhitzte Verbrennungsluft mit dem Brennstoff im Brennraum des Kessels vermischt wird.The invention relates to a method for heating combustion air and fuel for the combustion of liquid, gaseous or dusty fuels or Mixing the same in a burner for heating systems, in which the inflowing with a first flow direction Air flow initially an amount of heat coming from the boiler room of the heating system is supplied, then the direction of flow is reversed and the air flow is supplied by a burner device originating amount of heat is supplied, then the direction of flow is reversed again and the heated Combustion air is mixed with the fuel in the combustion chamber of the boiler.
Es ist festgestellt worden, dass bei herkömmlichen Brennern ein Teil des Brennstoffes den Brennraum lediglich in gekrackten und nur teilweise oder sogar vollständig unverbranntem Zustand verlässt. Es ist dies jener Teil, der infolge zu grosser Brennstoffteilchen und auch infolge des zu hohen Zündpunktes sich mit der Verbrennungsluft innerhalb der kurzen Verweilzeit im Brennraum nicht genügend schnell umsetzen kann, derart, dass dieser Teil aus der Flamme austritt, bevor er die für seine Verbrennung erforderlichen Zustandsbedingungen erreicht hat.It has been found that with conventional burners, some of the fuel only cracks in the combustion chamber and leaves it only partially or even completely unburned. This is the part that is the result too large fuel particles and also because of the too high ignition point with the combustion air inside the short residence time in the combustion chamber can not implement quickly enough, so that this part of the Flame escapes before it has what is necessary for its combustion Has reached state conditions.
Um diesen Nachteil zu beheben, kann gemäss des Standes der Technik mit einem entsprechend hohen Luftüberschuss gearbeitet werden, um damit den Sauerstoffgehalt der Flammgase bis gegenIn order to remedy this disadvantage, according to the status of the Technology can be worked with a correspondingly high excess of air, so as to counteract the oxygen content of the flame gases
das Ende der Flamme hin möglichst hoch zu halten.to keep the end of the flame as high as possible.
Der Nachteil eines mit grossem Luftüberschuss arbeitenden Betriebs ist jedoch, dass ausser einer erheblichen Menge Sauerstoff, die nicht an der Verbrennung teilnimmt, eine unnötig hohe Menge Stickstoff durch den Brennraum geführt und auf Flammtemperatur erwärmt wird. Dieses vermindert offensichtlich den Wirkungsgrad der Verbrennung. Zwangsweise geht auch daher ein erheblicher Teil der Verbrennungswärme als fühlbare Wärme mit dem Abgas durch den Kamin verloren.The disadvantage of working with a large excess of air Operational is, however, that besides a significant amount of oxygen that does not take part in the combustion, one unnecessarily high amount of nitrogen is passed through the combustion chamber and heated to flame temperature. This obviously diminishes the efficiency of the combustion. A considerable part of the heat of combustion therefore inevitably goes as sensible heat is lost with the exhaust gas through the chimney.
Es ist schon versucht worden, den oben angeführten Nachteilen durch ein Vorwärmen des Brennstoffes und/oder der Verbrennungsluft entgegenzuwirken.Attempts have already been made to address the disadvantages listed above by preheating the fuel and / or the To counteract combustion air.
Bei hierfür bekannten Vorrichtungen wird Verbrennungsluft durch Rohrwendel geleitet, welche unmittelbar durch die Brennerflamme erhitzt werden. Jedoch bewirken diese Rohrwendel einen beträchtlichen Strömungswiderstand gegen den sie durchströmenden Luftstrom, was zur Folge hat, dass entsprechend stärkere Luftgebläse erforderlich sind.In devices known for this purpose, combustion air is passed through Coiled tubing passed, which are heated directly by the burner flame. However, these coiled tubing do one considerable flow resistance to the air flow flowing through them, which has the consequence that correspondingly stronger Air blowers are required.
Zudem stören solche Rohrwendel durch ihre quer zur Flammrichtung verlaufende Profilierung die Strömung der Flammgase, so dass zusätzlich zum erhöhten Geräuschpegel des Brenners eine schlechtere Verbrennung erfolgt. Aufgrund der um diese Rohre verlaufenden Turbulenzen der Flammgase entstehen Ablagerungen von Schmutz, insbesondere von Russ, welehe Ablagerungen offensichtlich den Wärmeübergang verschlechtern. In addition, such coiled tubing interfere with their direction transverse to the direction of the flame running profiling the flow of the flame gases, so that in addition to the increased noise level of the Burner results in poorer combustion. Due to the turbulence of the flame gases running around these pipes Deposits of dirt, in particular of soot, which deposits obviously impair the heat transfer.
Bei bekannten Vorrichtungen wird der Brennstoff, beispielsweise das Heizöl, durch Aufwendung zusätzlicher Energie,In known devices, the fuel, for example the heating oil, is generated by using additional energy,
üblicherweise elektrischer Energie, vorerwärmt. Diese Erwärmung wird entweder durch herkömmliche Heizwiderstände mit Temperaturfühlern zur Regelung der Temperatur oder durch Heizwiderstände mit positivem Temperatur-Koeffizient, bei denen sich ein temperaturabhängiger Heizstrom einstellt, durchgeführt.usually electrical energy, preheated. This heating is achieved either by conventional heating resistors with temperature sensors to regulate the temperature or with heating resistors with a positive temperature coefficient, in which a temperature-dependent heating current is established.
Damit wird zusätzliche Energie benötigt, welches den Gesamtwirkungsgrad einer solchen Feuerungsanlage verkleinert. Weiter besteht bei diesen Vorrichtungen die Gefahr, dass die Schaltkontakte hängenbleiben und folglich entweder eine überhitzung des Brennstoffes eintritt oder der Brennstoff durch Ausfall der Heizvorrichtung überhaupt nicht erwärmt wird. Folglich wird der auf den vorgewärmten Brennstoff eingestellte Brenner mit kaltem Brennstoff versorgt, der offensichtlich nicht optimal verbrennt werden kann.This means that additional energy is required, which reduces the overall efficiency of such a furnace. Furthermore, with these devices there is the risk that the switching contacts get stuck and consequently either one Overheating of the fuel occurs or the fuel is not heated at all due to failure of the heater. As a result, the is set to the preheated fuel Burner supplied with cold fuel which obviously cannot be optimally burned.
Aus der DE-OS 2 358 187 ist eine Vorrichtung an ölbrennern, insbesondere für Warmwasserheizungen bekannt, die so ausgelegt ist, dass damit die eingangs beschriebenen Verfahrensschritte durchgeführt werden können. Abgesehen davon, dass bei dieser Vorrichtung der Brennstoff nicht vorerwärmt wird, kann damit aber auch weder eine ausreichende Lufterwärmung noch eine zufriedenstellende Durchmischung der Verbrennungsluft mit dem Brennstoff erzielt werden.From DE-OS 2 358 187 a device on oil burners is known in particular for hot water heating systems which are designed in such a way that the method steps described at the beginning can be carried out with it. Besides that In this device, the fuel is not preheated, but it can neither provide adequate heating of the air still satisfactory mixing of the combustion air can be achieved with the fuel.
Der Lufterhitzer weist die Gestalt eines nach oben konisch erweiterten Topfes auf. Durch die Luftvorerwärmung erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit der Luft um etwa das 2,5-fache, wodurch die Gefahr besteht, dass die Flamme abreisst. Durch die konische Erweiterung des Topfes verringert sich der Fiammendurchmesser und hat praktisch kaum nochThe air heater has the shape of a pot that widens conically at the top. Increased by preheating the air the air flow speed increases by about 2.5 times, which means that there is a risk of the flame breaking off. Reduced by the conical enlargement of the pot the diameter of the flame and hardly has any
Kontakt mit der Wand des Brennraumes. Dadurch wird auch die durch den inneren, den Brennraum umgebenden Ringraum strömende Luft, nicht mehr genügend erwärmt. Ferner wird durch die trichterförmige Öffnung des Topfes die erforderliche Rotation der Flamme verlangsamt und damit der Durchmischeffekt verringert. Ausserdem ist der Bereich, in dem die Luft aus dem inneren Ringraum umgelenkt und gegen die Düse und die Drallscheibe gerichtet wird, verhältnismässig gross. Die Folge ist, dass eine entsprechend grosse kältere Luftmenge angesaugt und mit der vorerwärmten Luft vermischt und dabei ein grosser Teil der Vorerwärmung wieder zunichte gemacht wird.Contact with the wall of the combustion chamber. This also causes the annular space flowing through the inner annular space surrounding the combustion chamber Air, no longer heated sufficiently. Furthermore, through the funnel-shaped opening of the pot, the required The rotation of the flame is slowed down and the mixing effect is reduced. In addition, the area in which the Air is deflected from the inner annular space and directed against the nozzle and the swirl disk, relatively large. The result is that a correspondingly large amount of colder air is sucked in and mixed with the preheated air and a large part of the preheating is destroyed again.
Die DE-OS 2 643 293 beschreibt einen ölbrenner, bei dem die Verbrennungsluft unter Druck zugeführt und ebenfalls durch zwei konzentrische Ringräume gegenläufig geführt wird. Die etwas vorerwärmte Luft strömt durch eine Ringschlitzdüse im wesentlichen axial in den Brennraum ,und umgibt die Brennerflamme mit einem Luftmantel. Bei einer solchen Anordnung ist nicht nur die Erwärmung der Luft unzureichend, sondern es erfolgt auch keine Verwirbelung im Brennraum, die für eine Durchmischung und damit eine ständig gute Brennleistung erforderlich ist.DE-OS 2 643 293 describes an oil burner in which the Combustion air is supplied under pressure and also guided in opposite directions through two concentric annular spaces. the somewhat preheated air flows through an annular slot nozzle essentially axially into the combustion chamber and surrounds the burner flame with an air jacket. With such an arrangement, not only is the heating of the air insufficient, but there is also no turbulence in the combustion chamber that is necessary for thorough mixing and thus a consistently good burning performance is required.
Mit keiner der bekannten Vorrichtungen wird eine zufriedenstellende Ausnutzung der Brennstoffe, insbesondere auch minderwertigerer Sorten erreicht, und eine weitgehend vollständige Verbrennung als Dauerzustand kann nicht aufrechterhalten werden.None of the known devices are satisfactory Utilization of the fuels, in particular also of inferior grades, is achieved and a largely complete Burning as a permanent state cannot be sustained.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren: und eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, das eine bessere Brennstoffausnutzung auch minderwertigerer, schlechter zu vergasender Brennstoffe gestattet.The object of the invention is to provide a method: and a corresponding To create a device for carrying out the process, which enables better fuel utilization of also inferior, fuels that are worse to gasify permitted.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass vor Eintritt der zuströmenden, erhitzten Verbrennungsluft in den Brennraum, diese über die Oberflächen einer in den Brennraum ragenden Düse und eines Abschnittes des Düsenstockes geführt und dabei der durch den Düsenstock zuströmende, hier elektrisch vorerwärmte Brennstoff weiter erwärmt wird.This object is achieved by a method of the type mentioned at the outset in that, before the inflowing, heated combustion air into the combustion chamber, this over the surfaces of a nozzle protruding into the combustion chamber and a Section of the nozzle assembly out and thereby the flowing through the nozzle assembly, here electrically preheated Fuel is heated further.
Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung besteht aus einem Brenner, bei dem eine Düsenanordnung mit Düse, Düsenstock und Zündelektroden sowie in einem Kesselraum zwei aneinander grenzende, axial sich erstreckende, konzentrische Ringräume zur Luftführung vorgesehen sind, wobei der innere Ringraum einen Brennraum umschliesst, der äussere Ringraum an dem im Bereich der Düsenanordnung zugekehrten Ende einen Lufteinlass aufweist und beim entgegengesetzten Ende mit dem inneren Ringraum in Verbindung steht, der seinerseits nahe der Düsenanordnung in den Brennraum mündet und der dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Abschnitt des die Düse tragenden elektrisch beheizten Düsenstockes in einen eine Hochtemperaturkammer bildenden Bereich des Brennraumes ragt, während der der Düse abgewandte Abschnitt des Düsenstockes von einer Niedertemperaturkammer umgeben ist, die in einer einem Luftgebläse nachgeschalteten Luftvorkammer angeordnet ist.A suitable device for carrying out the method consists of a burner, in which a nozzle arrangement with Nozzle, nozzle holder and ignition electrodes and, in a boiler room, two adjacent, axially extending, concentric annular spaces are provided for guiding air, the inner annular space enclosing a combustion chamber which outer annular space has an air inlet at the end facing in the area of the nozzle arrangement and at the opposite end End communicates with the inner annular space, which in turn is close to the nozzle arrangement in the combustion chamber opens and which is characterized in that a section of the electrically heated nozzle assembly carrying the nozzle into a high-temperature chamber forming area of the combustion chamber protrudes, while the portion of the nozzle facing away from the The nozzle assembly is surrounded by a low-temperature chamber, which is located in an air pre-chamber downstream of an air blower is arranged.
Zweckmässige Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Expedient embodiments are set out in the subclaims marked.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren haben die Verbrennungsluft und der Brennstoff bei ihrer Zusammenführung im Brennraum bereits entsprechend hohe Temperaturen, so dass dieIn the method according to the invention, the combustion air and the fuel when they are brought together in the combustion chamber is already at correspondingly high temperatures, so that the
komplexen Vorgänge in der Flamme beschleunigt werden. Der Brennstoff kann in der zur Verfügung stehenden Verweilzeit in der Flamme vollständig verbrennen. Da die erhitzte Verbrennungsluft in den aus der Düse austretenden vorerwärmten Brennstoff einströmt, erfolgt eine Verwirbelung und damit gute Durchmischung, die die Verbrennung fördert. Ein im Brennraum vorgesehener Stauring bewirkt ferner eine Verdichtung des Brenn-Luftgemisches, wodurch die Verweilzeit erhöht wird und zur vollständigeren Verbrennung ebenfalls beiträgt. Neben der besseren und schnelleren Aufbereitung des Brennstoff-Luftgemisches wird eine. Herabsetzung der Viskosität flüssiger Brennstoffe und damit eine bessere Zerstäubung an der Düse erreicht. Dadurch werden Schwierigkeiten im Brennbetrieb, die sich aus Schwankungen der Brennstoffquälitat, insbesondere beim Betrieb mit Heizöl, ergeben können, vermieden. Auf diese Weise können auch Heizöle höherer Viskosität ohne Zusatzvorrichtungen bzw. ohne Verwendung besonderer Spezialbrenner verfeuert werden.complex processes in the flame are accelerated. Of the Fuel can burn completely in the available dwell time in the flame. As the heated combustion air flows into the preheated fuel emerging from the nozzle, a swirl takes place and thus good mixing that promotes combustion. A baffle ring provided in the combustion chamber also causes compression of the combustion-air mixture, whereby the residence time is increased and also for more complete combustion contributes. In addition to the better and faster preparation of the fuel-air mixture, a. Reduction of the Viscosity of liquid fuels and thus better atomization at the nozzle. This creates difficulties in combustion operation resulting from fluctuations in the fuel quality, especially when operating with heating oil, can result, avoided. In this way, even heating oils of higher viscosity can be used without additional devices or can be burned without the use of special special burners.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in einem schematischen Längsschnitt in der Zeichnung dargestellt ist.The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment which is shown in a schematic longitudinal section in FIG Drawing is shown.
Der Kesselraum 21 der Anlage ist nur angedeutet und seine Kesselwand 5 ist im Schnitt teilweise gezeigt. Weitere Hauptteile sind der Düsenstock 15 mit der Düse 10 sowie zwei Zündelektroden 16, die zusammen als Düsenanordnung bezeichnet werden. Ausserhalb des Kessels ist ein Luftgebläse 1 angeordnet, das mit einer ebenfalls ausserhalb des Kessels angeordneten Luftvorkammer 2 verbunden ist, die unmittelbar an die Kesselwand 5 angrenzt.The boiler room 21 of the system is only indicated and its boiler wall 5 is partially shown in section. Further The main parts are the nozzle assembly 15 with the nozzle 10 and two ignition electrodes 16, which together form a nozzle arrangement are designated. Outside the boiler, an air blower 1 is arranged, which is also outside of the Boiler arranged air chamber 2 is connected, which is directly adjacent to the boiler wall 5.
In den Kesselraum 21 ragen drei Blechzylinder, nämlich ein äusserer Zylinder 6, ein mittlerer Zylinder 7 und ein innerer Zylinder 8. Der äussere Zylinder 6 steht von einem Verbindungsflansch 4 ab, der mit der Kesselwand 5 verbunden ist. Das dem Verbindungsflansch 4 abgewandte Ende des äusseren Zylinders 6 geht in eine Wölbung 22 über, die die Aussenwand des äusseren Zylinders 6 mit der Aussenwand des inneren Zylinders 8 verbindet. Der mittlere Zylinder 7 steht vom Verbindungsflansch 4 ab und endet im Abstand unterhalb der Wölbung 22, so dass zwischen dem durch den äusseren und mittleren Zylinder 6 und 7 eingeschlossenen Ringraum 23 und dem durch den mittleren und inneren Zylinder 7 und 8 eingeschlossenen Ringraum 24 ein Durchlass für die durchströmende Verbrennungsluft gebildet ist.In the boiler room 21 protrude three sheet metal cylinders, namely an outer cylinder 6, a middle cylinder 7 and an inner one Cylinder 8. The outer cylinder 6 stands from a connecting flange 4, which is connected to the boiler wall 5. The end of the outer end facing away from the connecting flange 4 Cylinder 6 merges into a curvature 22, which connects the outer wall of the outer cylinder 6 with the outer wall of the inner Cylinder 8 connects. The middle cylinder 7 stands from the connecting flange 4 and ends at a distance below the bulge 22, so that between the through the outer and middle cylinder 6 and 7 enclosed annular space 23 and by the middle and inner cylinder 7 and 8 enclosed annular space 24 a passage for the combustion air flowing through is formed.
Der innere Zylinder 8 bildet das Flammrohr, das den Brennraum 9 umschliesst. Er erstreckt sich ausgehend von der Wölbung 22 gegen den Verbindungsflansch 4 und endet im Abstand von diesem, so dass für die Verbrennungsluft ein Durchlass aus dem inneren Ringraum 24 in den Brennraum 9 freibleibt.The inner cylinder 8 forms the flame tube which surrounds the combustion chamber 9. It extends from the bulge 22 against the connecting flange 4 and ends at a distance therefrom, so that there is a passage for the combustion air the inner annular space 24 in the combustion chamber 9 remains free.
Durch diese Anordnung wird in an sich bekannter Weise die Verbrennungsluft umgebildet.With this arrangement, the combustion air is transformed in a manner known per se.
Zweckmässig am Verbindungspunkt zwischen der Wölbung 22 und dem inneren Zylinder 8 ist ein Stauring 25 angeordnet, der von der Brennkammer 9 weg und nach innen gewölbt ist. Unmittelbar oberhalb der Düse 10 ist eine Luftstauscheibe angeordnet, die durch einen Stütz- und Zentrierring 11 für den Düsenstock 15 gehalten ist.A baffle ring 25 is expediently arranged at the connection point between the bulge 22 and the inner cylinder 8, which is curved away from the combustion chamber 9 and inward. Immediately above the nozzle 10 is an air baffle arranged by a support and centering ring 11 for the nozzle assembly 15 is held.
Durch den Stauring 25 wird ein Druck auf das Luft-Brennstoff gemisch im Brennraum 9 ausgeübt, wodurch dieses GemischThrough the baffle ring 25, pressure is exerted on the air-fuel mixture in the combustion chamber 9, whereby this mixture
verdichtet und dessen Verbrennung gefördert wird.compressed and its combustion is promoted.
Die Düsenanordnung ist durch den Verbindungsflansch 4 gesteckt, derart, dass ein Abschnitt des Düsenstockes 15 mit der Düse 10 und ein Teil der Zündelektroden 16 in den Brennraum 9 ragen. Brennstoff wird durch eine Brennstoffpumpe 20 über eine Saugleitung 26 angesaugt und über eine Druckleitung 27 durch eine Spiralnut 29 im Düsenstock 15 gefördert, wo er elektrisch vorerwärmt wird. Hierfür ist eine Stromleitung 18 vorgesehen, die an einem elektrisch-elektronischen Steuergerät 19 angeschlossen ist, von dem ferner eine Hochspannungsleitung 17 zu den zwei Zündelektroden 16 führt.The nozzle arrangement is inserted through the connecting flange 4, such that a portion of the nozzle assembly 15 with the nozzle 10 and part of the ignition electrodes 16 in the Firing chamber 9 protrude. Fuel is supplied by a fuel pump 20 sucked in via a suction line 26 and conveyed via a pressure line 27 through a spiral groove 29 in the nozzle assembly 15, where it is electrically preheated. For this purpose, a power line 18 is provided, which is connected to an electrical-electronic Control unit 19 is connected, from which a high-voltage line 17 also leads to the two ignition electrodes 16.
Das Luftgebläse 1 mündet in einer Luftvorkammer 2, die zwischen dem Luftgebläse 1 und dem Verbindungsflansch 4 angeordnet ist und die über einen Lufteinlass 3 im Verbindungsflansch 4 mit dem äusseren Ringraum 23 der konzentrischen Zylinder kommuniziert.The air blower 1 opens into an air pre-chamber 2, which is located between the air blower 1 and the connecting flange 4 is arranged and via an air inlet 3 in the connecting flange 4 with the outer annular space 23 of the concentric Cylinder communicates.
In der Luftvorkammer 2 ist eine Schutzhaube 13 angeordnet, die den in die Luftvorkammer 2 ragenden Abschnitt des Düsenstockes 15 und den entsprechenden Teil der Zündelektroden umgibt. Die Schutzhaube 13 ist am Verbindungsflansch 4 befestigt und weist an ihrem Boden Lufteintrittsöffnungen 14 auf, durch die ein Teil der in die Luftvorkammer 2 geförderten Verbrennungsluft in das Innere der Schutzhaube 13 eintreten kann. Der durch die Schutzhaube 13 umschlossene Raum ist eine Niedertemperaturkammer 2a, die als Temperierkammer wirkt. Der die Niedertemperaturkammer 2a abdeckende Bereich des Verbindungsflansches 4 ist jeweils angrenzend an die Zündelektroden 16 und den Düsenstock 15 mit Luftaustrittsöffnungen 28 versehen, durch die die Luft aus der Niedertemperaturkammer 2a in den Raum gelangt, der die in dieA protective hood 13 is arranged in the air pre-chamber 2, which covers the section of the nozzle assembly protruding into the air pre-chamber 2 15 and surrounding the corresponding part of the ignition electrodes. The protective hood 13 is attached to the connecting flange 4 and has air inlet openings 14 at its bottom, through which some of the air inlet openings 14 are conveyed into the air antechamber 2 Combustion air can enter the interior of the protective hood 13. The enclosed by the protective hood 13 Room is a low-temperature chamber 2a, which acts as a temperature chamber. The one covering the low-temperature chamber 2a The area of the connecting flange 4 is each adjacent to the ignition electrodes 16 and the nozzle assembly 15 with air outlet openings 28 provided, through which the air from the low-temperature chamber 2a passes into the room, which is in the
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Brennkammer 9 ragenden Teile des Düsenstockes 15 und der Zündelektroden 16 umgibt. Dieser Raum bildet eine Hochtemperaturkammer 9a, in der die temperierend wirkende Luft aus der Niedertemperaturkammer 2a mit der stark erhitzten Luft aus dem inneren Ringraum 24 vermischt wird. Der in die Niedertemperaturkammer 2a gelangende Anteil der vom Luftgebläse 1 geförderten kalten Verbrennungsluft strömt über den Düsenstock 15 und die Zündelektroden 16 und verhindert hier eine unzulässig hohe Erhitzung der Bauteile und des Brennstoffs. Dadurch wird vermieden, dass der unter Druck einströmende Brennstoff zu hoch erhitzt wird, und bereits dampf- oder gasförmig aus der Düse 10 austritt.Combustion chamber 9 protruding parts of the nozzle assembly 15 and the Ignition electrodes 16 surrounds. This space forms a high-temperature chamber 9a in which the temperature-regulating air is formed the low-temperature chamber 2a is mixed with the strongly heated air from the inner annular space 24. The one in the low temperature chamber 2a portion of the cold combustion air conveyed by the air blower 1 flows over the nozzle assembly 15 and the ignition electrodes 16 and prevents inadmissibly high heating of the components and the fuel here. This prevents the fuel flowing in under pressure from being heated too high and already steam or exits the nozzle 10 in gaseous form.
Die Hauptmenge der vom Luftgebläse 1 geförderten Verbrennungsluft strömt zunächst durch den Lufteinlass 3 in den äusseren Ringraum 23, wo sie durch die Kesselwärme vorerwärmt wird. Der äussere Zylinder 6 wirkt hierbei als Wärmetauschfläche. An der Wölbung 22 wird der Luftstrom umgekehrt, so dass die Verbrennungsluft nun in entgegengesetzter Richtung durch den inneren Ringraum 24 strömt, wo die von der Flamme im Brennraum 9 stammende Wärme aufnimmt. Hier wirkt der innere Zylinder 8 als Wärmetauschfläche. Aus dem inneren Ringraum 24 wird die eine sehr hohe Temperatur aufweisende Verbrennungsluft unter erneuter Umkehr der Strömungsrichtung über die Oberfläche der Düse 10 und über den in den Brennraum ragenden Abschnitt des Düsenstockes 15 geleitet und gelangt zusammen mit dem erwärmten, aus der Düse 10 austretenden Brennstoff in die Brennkammer 9. Vor dem Zusammentreffen der Verbrennungsluft mit dem aus der Düse 10 austretenden Brennstoff prallt die Verbrennungsluft auf die Luftstauscheibe 12, die die Verwirbelung und damit das Vermischen von Luft und Brennstoff fördert. Der den Querschnitt des Brennraumes 9 verengende Stauring 25 verstärkt diese Wirkung.The majority of the combustion air conveyed by the air blower 1 initially flows through the air inlet 3 into the outer annular space 23, where it is preheated by the boiler heat. The outer cylinder 6 acts here as a heat exchange surface. At the bulge 22, the air flow is reversed so that the combustion air now flows through in the opposite direction flows through the inner annular space 24, where the heat originating from the flame in the combustion space 9 is absorbed. This is where the inner one works Cylinder 8 as a heat exchange surface. The combustion air, which has a very high temperature, is generated from the inner annular space 24 with a renewed reversal of the direction of flow over the surface of the nozzle 10 and over the protruding into the combustion chamber Section of the nozzle assembly 15 passed and comes together with the heated, emerging from the nozzle 10 Fuel in the combustion chamber 9. Before the meeting of the Combustion air with the fuel emerging from the nozzle 10 the combustion air hits the air baffle 12, which promotes the turbulence and thus the mixing of air and fuel. The cross section of the combustion chamber 9 narrowing retaining ring 25 intensifies this effect.
Durch eine entsprechende Ausführung können der Düsenstock 15 und die Düse 10 dem jeweilig verwendeten Brennstoff angepasst werden. Auch kann durch Variation der Abmessung der Oberfläche des von der Verbrennungsluft umströmten Düsenstockes 15 die Endtemperatur des Brennstoffes auf den für den jeweiligen Brennstoff spezifischen Optimalwert eingestellt werden.With a corresponding design, the nozzle assembly 15 and the nozzle 10 can be adapted to the respective fuel used will. It is also possible by varying the dimensions of the surface of the air around which the combustion air flows Nozzle assembly 15 the final temperature of the fuel to the specific optimum value for the respective fuel can be set.
Während der Anlaufphase wird die den äusseren Ringraum 23 und den inneren Ringraum 24 durchströmende Verbrennungsluft nicht oder nicht ausreichend erwärmt. Damit würde auch der Brennstoff nicht genügend erwärmt. Zur Überbrückung der kalten Anlaufphase/ also der Zeitdauer bis der Brenner Betriebstemperatur erreicht hat, wird eine zusätzliche elektrische Düsenstockbeheizung vorgesehen. Diese ist eine im Düsenstock 15 eingesetzte elektrische Heizpatrone (nicht dargestellt), die im Gegensatz zu bekannten Brennern, nach Erreichen der vorgegebenen Brennertemperatur abgeschaltet wird. Die Heizleistung dieser Patrone ist so ausgelegt, dass auch im Falle eines Ausfalles der Temperatursteuerung der Brennstoff nicht überhitzt werden kann.During the start-up phase, the combustion air flowing through the outer annular space 23 and the inner annular space 24 becomes not heated or not sufficiently heated. This would also mean that the fuel would not be heated sufficiently. To bridge the cold start-up phase / i.e. the time until the burner Has reached operating temperature, an additional electrical nozzle block heater is provided. This is one in the nozzle assembly 15 inserted electrical heating cartridge (not shown), which, in contrast to known burners, according to When the specified burner temperature is reached. The heating capacity of this cartridge is designed so that even if the temperature control fails, the fuel cannot be overheated.
Der erfindungsgemässe Brenner gestattet eine sehr gedrängte Bauweise des Luft- und BrennstoffVorwärmers, so dass seine Abmessungen nicht wesentlich von den Abmessungen herkömmlicher Brenner abweichen. Dadurch ist der Einbau in übliche und bestehende Brennräume nachträglich möglich.The burner according to the invention allows a very compact Construction of the air and fuel preheater so that its Dimensions do not differ significantly from the dimensions of conventional burners. This makes the installation in common and existing combustion chambers can be retrofitted.
Bei zahlreichen Versuchen einer praktischen Ausführung ist ermittelt worden, dass im Gegensatz zu den bisher bekannten Vorwärmverfahren der Brenner mit einer Russzahl von 0, bei einem CO2-Anteil im Abgas > 14 % und einem nicht mehr messbaren Anteil an unverbrannten Kohlenwasserstoffen arbeitet.In numerous attempts at a practical implementation it has been found that, in contrast to the previously known preheating methods, the burner works with a soot number of 0, with a CO 2 content in the exhaust gas> 14% and a no longer measurable proportion of unburned hydrocarbons.
Nach der Inbetriebsetzung des Brenners mit Heizöl EL (extra leicht) wurde nach wenigen Minuten eine Lufttemperatur von etwa 500° C erreicht, Pabei betrug die öltemperatur an der Düse 130° C. Beim Anfahren des kalten Brenners war die Flamme zunächst leuchtend gelb; nach Erreichen der oben angeführten Betriebstemperatur wurde sie blau.After starting the burner with EL heating oil (extra light), an air temperature was reached after a few minutes of about 500 ° C reached, Pabei was the oil temperature at the nozzle 130 ° C. When starting up the cold burner, the flame was initially bright yellow; after reaching the At the above operating temperature, it turned blue.
Das Flammgeräusch wurde deutlich geringer als beim kalten Brenner, bzw. als bei vergleichsweisen Brennern, die ohne Vorwärmung arbeiten.The flame noise was significantly lower than with the cold burner, or rather than with comparative burners that did not Preheating work.
Da eine im sichtbaren Bereich des Lichts arbeitende Photozelle, die bekanntlich zur Unterbrechung der ölzufuhr beim Erlöschen der Flamme dient, auf die blaue Flamme nicht anspricht, wird die Flamme entweder mit einer Photozelle, die auf die mit einer Frequenz von 12-15 Hz schwingende Infrarot-Strahlung der Flamme anspricht oder . mit einem Ionisationsfühler überwacht.As a photocell working in the visible range of light, which is known to interrupt the oil supply when the flame is extinguished, to which the blue flame does not respond, the flame is either switched on with a photocell, which responds to the infrared radiation of the flame oscillating at a frequency of 12-15 Hz or. with a Ionization sensor monitored.
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