-
Beschreibung
-
Verfahren zum Betrieb eines atmosphärischen Gasbrenners Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines atmosphärischen Gasbrenners, bei welchem
die öffnungen im Brennraum der Verbrennung dienende Sekundärluft angesaugt wird
und bei welchem die Abgase nach dem Durchlaufen eines Wärmetauschers, einer Zwischenleitung
und einer Strömungssicherung durch eine Abgasleitung abgeführt werden.
-
Bei atmosphärischen Gasbrennern wird durch den dem Brennraum zugeführten
Gasstrom zunächst unmittelbar Primärluft angesaugt, die sich mit dem zugeführten
Gas vermischt. Außerdem weist der Brennraum öffnungen auf, durch welche Sekundärluft
unmittelbar in den Brennraum eingesaugt wird, die bei der Verbrennung verbraucht
wird.
-
Die Dimensionierung von Gasbrennern dieser Art wird üblicherweise
so gewählt, daß im Vollastbetrieb die dem Brennraum
insgesamt zugeführten
Luftmengen quantitativ mit dem zugeführten Gas reagieren können. Eine zu geringe
Luftzufuhr würde zu einer unvollständigen Verbrennung führen, eine zu hohe Luftzufuhr
dagegen würde den Wirkungsgrad herabsetzen, da ein Teil der Luft nicht an der Verbrennung
teilnimmt und nach entsprechender Aufheizung ungenutzt mit dem Abgas abgeführt wird.
-
Durch geeignete Dimensionierung der Ansaugöffnungen für die Sekundärluft
läßt sich ein atmosphärischer Gasbrenner so optimieren, daß Gaszufuhr und Luftzufuhr
auf ein ander abgestimmt sind.
-
Schwierigkeiten ergeben sich jedoch, wenn ein in dieser Weise für
Vollastbetrieb optimal ausgelegter Gasbrenner im Teillastbetrieb arbeiten soll.
Dabei wird die Gaszufuhr entsprechend gedrosselt. Dies führt aber nicht zwangsläufig
zu einer entsprechenden Drosselung der Luftzufuhr, so daß im Teillastbetrieb in
der Praxis oft ein gegenüber dem Vollastbetrieb größerer Luftüberschuß im Brennraum
herrscht, so daß der Wirkungsgrad herabgesetzt wird.
-
Um hier Abhilfe zu schaffen, ist es bereits bekannt, die in den Brennraum
führenden Einlaßöffnungen für die Sekundärluft im Teillastbetrieb in ihrem Querschnitt
zu reduzieren; dazu bedarf es jedoch aufwendiger Konstruktionen, die eine komplizierte
Steuerung nötig machen.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines atmosphärischen
Gasbrenners vorzuschlagen, bei dem
auf einfache Weise auch im Teillastbetrieb
eine auf die reduzierte Gaszuführung abgestimmte Luftzufuhr erreicht wird.
-
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man den Strömungswiderstand der Zwischenleitung
bei Teillastbetrieb gegenüber dem Vollastbetrieb erhöht.
-
Dadurch erreicht man bei einer konstanten, für den Teillastbetrieb
typischen Gaszufuhr, daß die Sekundärluftzufuhr zum Brennraum reduziert wird, wobei
man durch Veränderung des Strömungswiderstandes in der Zwischenleitung die Zufuhr
der Sekundärluft feinfühlig und exakt auf die reduzierte Gaszufuhr abstimmen kann.
-
Vorteilhaft ist es, wenn man den Strömungswiderstand in der Zwischenleitung
durch eine Querschnittsverminderung derselben erhöht. Insbesondere ist vorgesehen,
daß man den Querschnitt der Zwischenleitung durch Schrägstellung einer in der Zwischenleitung
schwenkbar angeordneten Abgasklappe vermindert.
-
Besonders günstig ist es, wenn man eine Abgasklappe, die in ihrer
Schließstellung den Querschnitt er Zwischenleitung im wesentlichen verschließt,
bei einem Teillastbetrieb zwischen 50 und 60 % der Vollast um etwa 500 gegenüber
der Schließstellung verschwenkt.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit besonders geringem
konstruktivem
Aufwand bei solchen atmosphärischen Gasbrennern verwenden, die in der Zwischenleitung.bereits
eine schwenkbar angeordnete Abgasklappe aufweisen, die jedoch bei bekannten Anlagen
dieser Art nur dafür bestimmt war, bei ausgeschaltetem Brenner Wärmeverluste durch
die Zwischenleitung zu vermindern. Diese bekannten Abgasklappen verschlossen bei
ausgeschaltetem Brenner die Zwischenleitung im wesentlichen vollständig, während
sie bei eingeschaltetem Brenner sowohl bei Teil- als auch bei Volllast bei herkömmlichen
Verfahren parallel zur Strömungsrichtung gestellt wurden, so daß im wesentlichen
der gesamte Querschnitt der Zwischen leitung für die Abgase zur Verfügung stand.
-
Es ist nun besonders günstig, wenn diese bereits vorhandene Abgasklappe
4m Teillastbetrieb schräg gestellt wird, so daß im Ergebnis die Sekundärluftzufuhr
zum Brennraum entsprechend gesteuert werden kann.
-
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen: Fig.
1 eine schematische Ansicht eines Gasbrenners im Vollastbetrieb; Fig. 2 eine Ansicht
ähnlich Fig. 1 eines Gasbrenners im Teillastbetrieb und
Fig. 3 ein
Diagramm, in dem der feuerungstechnische Wirkungsgrad des Gasbrenners der Figuren
1 und 2 in Abhängigkeit von der Wärmebelastung aufgetragen ist.
-
In den Figuren 1 und 2 ist der Brennraum 1 eines atmosphärischen Gasbrenners
schematisch dargestellt. In der Zeichnung ist der Brennraum 1 unten offen gezeichnet,
so daß an seiner Unterseite Sekundärluft angesaugt werden kann, wie es durch die
Pfeile A bzw. B an der Unterseite der Brennräume angedeutet ist. Im Innern des Brennraumes
befindet sich ein Gasbrenner 2, in welchem das Gemisch aus Gas und Primärluft zusammen
mit der Sekundärluft verbrannt wird.
-
Die heißen Verbrennungsgase strömen durch einen Wärmetauscher 3, und
verlassen diesen durch eine Zwischenleitung 4, die in aus der Zeichnung nicht ersichtlicher
Weise über eine Strömungssicherung 7 zu einer Abgasleitung führt.
-
In der Zwischenleitung 4 befindet sich eine Abgasklappe 5, die um
eine senkrecht zur Abgasströmungsrichtung angeordnete Achse 6 in der Mitte der Zwischenleitung
verschwenkbar gelagert ist. Diese Abgasklappe 5 verschließt in einer in der Zeichnung
nicht dargestellten Schließstellung, in welcher sie sich quer zur Strömungsrichtung
erstreckt, die Zwischenleitung 4 im wesentlichen vollständig, und sie kann aus dieser
Schließstellung bis in eine Offenstellung verschwenkt werden, in der sie im wesentlichen
parallel zum Abgasstrom steht (Fig. 1).
-
Beim Betrieb des atmosphärischen Gasbrenners der Figuren 1 und 2 wird
die Abgasklappe 5 bei Vollast in diese vollständig geöffnete Stellung gebracht,
wie sich aus der Darstellung der Fig. 1 ergibt. Damit steht dem Abgasstrom der gesamte
Querschnitt der Zwischenleitung 4 zur Verfügung.
-
Im Teillastbetrieb, der in Fig. 2 durch eine geringere Anzahl der
Gasflammen symbolisiert wird, obwohl in der Praxis nicht die Zahl der Flammen herabgesetzt
wird, sondern die Menge des zugeführten Gases und damit die Flammengröße, wird die
Abgasklappe 5 jedoch gegenüber der Abgasströmungsrichtung schräg gestellt (-Fig.
2), so daß der dem Abgasstrom effektiv zur Verfügung stehende Querschnitt der Zwischenleitung
4 herabgesetzt wird. Diese Herabsetzung des Querschnittes der Zwischenleitung führt
dazu, daß insgesamt weniger Sekundärluft in den Brennraum eingesaugt werden kann;
dies ist in Fig. 2 durch jeweils nur einen Pfeil B symbolisiert, im Gegensatz zu
zwei Pfeilen A im Vollastbetrieb (Fig. 1).
-
Diese geringere Sekundärluftzufuhr ist dabei genau auf den Luftbedarf
abgestimmt, der sich aufgrund der verminderten Gaszufuhr zum Brenner ergibt, so
daß wieder eine für die vollständige Verbrennung optimale Gaszusammensetzung gebildet
wird.
-
Die Abgasklappe 5 kann in verschiedenen Zwischenstellungen verfahren
werden, so daß für unterschiedliche Gaszufuhren jeweils die optimale Sekundärluftzufuhr
eingestellt werden kann.
-
Es ist dabei vorgesehen, daß die Abgasklappe 5 motorisch gesteuert
wird, beispielsweise durch einen Stellmotor, der die Abgasklappe beim Reduzieren
der Gas zufuhr (Teillastbetrieb) automatisch in die Zwischenstellung verschwenkt.
Die Steuerung kann dabei so ausgebildet sein, daß die Abgasklappe bei ausgeschaltetem
Brenner die Zwischenleitung vollständig verschließt, bei Teillast in eine Schrägstellung
verschwenkt wird und bei Vollast in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise parallel
zum Abgasstrom steht.
-
In Fig. 3 ist gezeigt, wie sich'der feuerungstechnische Wirkungsgrad
bei Teillastbetrieb durch die erfindungsgemäße Drosselung des Zwischenleitungsquerschnittes
gegenüber einer vollständig geöffneten Zwischenleitung verbessert. In der unteren
Kurve ist der feuerungstechnische Wirkungsgrad als Funktion der Wärmebelastung für
den Fall einer vollständig geöffneten Abgasklappe aufgetragen. Man erkennt, daß
bei Vollast ein feuerungstechnischer Wirkungsgrad von etwa 90 % erreichbar ist,
während bei Teillast (50 bis 60 t) der Wirkungsgrad auf etwa 86 % absinkt. Diese
Absenkung ist auf den Luftüberschuß zurückzuführen, der im Brennraum bei Teillast
auftritt.
-
Wenn dagegen im Teillastbetrieb die Abgasklappe erfindungsgemäß schräg
gestellt wird, so daß der Querschnitt der Zwischenleitung verringert wird, läßt
sich der feuerungstechnische Wirkungsgrad bei Teillastbetrieb (50 bis 60 %) auf
90 bis 91 % steigern. Es ist dabei überraschend, daß im Teillastbetrieb durch die
erfindungsgemäße Maßnahme sogar
noch höhere Wirkungsgrade erreichbar
sind, als bei Volllastbetrieb mit vollständig geöffneter Zwischenleitung, obwohl
im letzteren Falle schon eine Optimierung der Verbrennung vorgenommen worden ist.
-
Bei Zwischenleitungen mit kreisförmigem Querschnitt hat es sich als
günstig erwiesen, bei einem Teillastbetrieb zwischen 50 und 60 % der Vollast die
Abgasklappe etwa um 500 gegenüber der Schließstellung zu verschwenken.
Leerseite