DE3243395A1

DE3243395A1 - Verfahren zum betrieb eines vergasungsbrenners

Info

Publication number: DE3243395A1
Application number: DE19823243395
Authority: DE
Inventors: Peter Johan Mads Clausen; Jorgen Hartvig Petersen; Hilmer Orum 6430 Nordborg Rasmussen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1982-11-24
Filing date: 1982-11-24
Publication date: 1984-05-24
Also published as: GB2130707B; GB2130707A; JPH0228921U; SE8306418L; AT391543B; DK526083D0; GB8331202D0; IT8368231A0; SE454368B; DK158243C; FR2536507A1; SE8306418D0; DE3243395C2; DK526083A; JPS59107109A; FR2536507B1; ATA378083A; IT1159643B; DK158243B; US4472133A

Description

DR.-ING. ULRICH KNOBLAUCW. " I I * ·*'· .·

PATENTANWALT .:.. '· «· ·" β franwort/main ι, den 23. NOV.

KÜHHORNSHOFWEG 10 Κ/Μ POSTSCHECK-KONTO FRANKFURT/M. 3425-605 fa

DRESDNER BANK, FRANKFURT/M. 230O308 (j; TELEFON: 56 10 78

TELEGRAMM: KNOPAT TELEX: 411877 KNOPA D

DA 619

DANFOSS A/S, DK-6430 NORDBORG

Verfahren zum Betrieb eines Vergasungsbrenners für flüssigen Brennstoff sowie Vergasungsbrenner und Steuergerät zur Durchführung dieses Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Vergasungsbrenners für flüssigen Brennstoff, der einer Vergasungskammer zugeführt, dort bis zur Vergasung beheizt und dann im wesentlichen als Qa-B in einen Brennraum abgegeben wird, sowie auf einen Vergasungsbrenner und ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens.

Bei einem bekannten Vergasungsbrenner dieser Art (VDI-Berichte Nr. 423, 1981, Seiten 175-180) besteht die Vergasungskammer aus einer Vielzahl von Kanälen kleinen Querschnitts, die in einem Hohlzylinder untergebracht sind, der am äußeren Umfang eine elektrische Heizwicklung trägt. Der gasförmige Brennstoff tritt durch ¹^ Löcher am Umfang des Hohlzylinders aus, vermischt sich dort mit der in einem Ringstrahl zugefUhrten Verbrennungsluft und bildet dann in einem durch eine Flammrohrwand umschlossenen Brennraum die Flamme.

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Es findet eine Rezirkulation durch das Innere des Hohlzylinders zur Zufuhrstelle der Verbrennungsluft statt. Ein Steuergerät schaltet die Heizvorrichtung ab, nachdem ein stabiler Betriebspunkt erreicht ist. Wenn sich bei dieser Konstruktion in der Vergasungskammer Rückstände bilden, insbesondere Ölkoks, können die Kanäle kleinen Querschnitts verstopfen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art anzugeben, mit dem eine selbsttätige Reinigung der Vergasungskammer möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vergasungskammer in einer Reinigungsphase, die während einer Unterbrechung der Brennstoffzufuhr stattfindet, auf eine Reinigungstemperatur beheizt wird, bei der Ablagerungen an der Kammerwand zu Asche verbrennen, und die Asche in den Brennraum ausgeblasen wird.

Duroh die Beheizung der Vergasungskammer ohne Brennstoffzufuhr und ohne die damit verbundene Wärmeabfuhr lassen sich sehr leicht Reinigungstemperaturen erzielen, bei denen die Ablagerungen, die überwiegend aus Kohlenstoff bestehen, zu Asche verbrennen. Die Asche läßt sich dann verhältnismäßig leicht im wesentlichen vollständig ausblasen. Durch diese Selbstreinigung sind die Wände der Vergasungskammer so sauber, daß beim anschließenden Vergasungsbetrieb ein sehr guter Wärmeübergang auf den zu vergasenden Brennstoff erfolgt. Infolge dieser Reinigung können auch minderwertige, stark verschmutzte Brennstoffe mit hoher Viskosität und/oder hoher Dichte verfeuert werden.

Vorzugsweise wird die Asche bei der nächsten Brennstoffzufuhr vom dann sich entwickelnden Gas ausgeblasen. Es brauchen daher keine besonderen Maßnahmen für diesen AusblaseVorgang getroffen zu werden.

Das Einschalten einer solchen Reinigungsphase erfolgt zweckmäßigerweise automatisch. Beispielsweise kann jeder Einschaltphase eine Reinigungsphase vor- oder jeder Ausschaltphase eine Reinigungsphase nachgeschal-. tet sein. Es besteht auch die Möglichkeit, daß die Reinigungsphase in Abhängigkeit von einem Betriebszei- '. ten kennzeichnenden Signal eingeleitet wird, also beispielsweise nach einer bestimmten Zahl von Betriebsstunden, nach einer bestimmten Zahl von Einschaltvor- gangen oder nach Erreichen einer bestimmten Menge des zugeführten flüssigen Brennstoffes. Die Reinigungsphase kann auch in Abhängigkeit von einem die Größe der Ablagerung kennzeichnenden Signal eingeleitet werden, z.B. bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur an der Wand der Vergasungskammer, bei einer ungewöhnlichen Temperatursteigerung in der Vergasungskammer während des Anlaufs, bei einer durch die Ablagerung bewirkten, zu hohen elektrischen Leitfähigkeit längs der Wand der Vergasungskammer oder bei bestimmten Änderungen in der Flamme oder im Rauchgas,

Besonders empfehlenswert ist es, wenn die Reinigungsphase, gefolgt von einer Einschaitphase, in Abhängigkeit von einem Fehler, dargestellt durch ein ein- oder mehrmaliges ZUnd- oder Flammenversagen, eingeleitet wird. In vielen Fällen ist nämlich ein Zündversagen beim Anlauf oder ein Flammenabriß im Betrieb auf Ablagerungen zurückzuführen, so daß mit der an die Reinigungsphase anschließenden Einschaltphase wieder ein normaler Betrieb möglich ist. Aus diesem Grund kommt es häufig nicht mehr zu der sonst bei solchen Fehlern automatischen Ausschaltung mit manueller Wiedereinschaltung.

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Ein automatisches Ausschalten des Brenners sollte jedoch dann erfolgen, wenn eine vorgegebene Zahl von Reinigungs- und Einschaltphasen durchlaufen und der Fehler noch vorhanden ist. Die vorgegebene Zahl kann eins oder größer sein. Das Auschalten ist daher auf diejenigen Fälle beschränkt, in denen die Reinigungsphase noch keine Abhilfe geschaffen hat.

•Vorzugsweise liegt die Reinigungstemperatur zwischen j ίο · 700 und 1400⁰C. In diesem Temperaturbereich ergibt j sich eine hohe Sicherheit dafür, daß alle Rückstände j auf der Vergasungskammerwand verbrennen.

Das Verbrennen zu Asche setzt das Vorhandensein von Sauerstoff voraus. In den meisten Fällen genügt hierfür der in der Vergasungskammer beim Stillstand des Brenners vorhandene Luftsauerstoff, gegebenenfalls unter mehrmaliger Wiederholung der Reinigungsphase« In manchen Fällen empfiehlt es sich jedoch, der Vergasungskammer in dor Reinigungsphase eine Luftmenge Von einem kleinen Bruchteil der gesamten Verbrennungsluftmenge zuzuführen. Diese Luftmenge soll allerdings so gering sein, daß sie beim normalen Betrieb der isu vergasenden Flüssigkeit und den Kammerwänden praktisch keine Wärme entzieht und keine unvergaste Flüssigkeit aus der Vergasungskammer hinausbläst. In der Praxis haben sich Luftmengen von weniger als 1,9 96, vorzugsweise in der Größenordnung von 0,2 bis 0,5 % der maximalen Verbrennungsluftmenge als ausreichend gezeigt, um den Belag in fast völlig verstopften Vergasungskammern in wenigen Minuten zu Asche zu verbrennen. Durch diese Luft wird auch die Zündsicherheit vergrößert, da die Luft im Rohr sowohl die Pilotflamme als auch die Zeit ihrer Existenz vergrößert, bevor sie vom nachfolgenden Brennstoffgas erstickt ist.

Besonders bei kleinen Leistungen wirkt die sekundär zugeführte Reinigungsluft auch als eine Art von Trag-

gas, wodurch eine ausreichende Gasgeschwindigkeit an der Mündung des Vergasungsrohres aufrechterhalten werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Bereich nahe der Mündung der Vergasungskammer zumindest zu Beginn der Betriebsphase bis auf GlUhtemperatur beheizt. Da die Heizvorrichtung bereits so ausgelegt ist, daß der Belag zu Asche verbrennen kann, läßt sich ohne Mehraufwand auch die GlUhtemperatur erreichen. Dies hat zur Folge, daß beim Einschalten des Brenners das erste sich bildende Brennstoffgas mit der in der Vergasungskammer befindlichen Luft ein zündfähiges Gemisch bildet, das an dem glühenden Bereich gezündet wird, worauf die so gebildete Flamme von dem anschließend entwickelten Brennstoffgas nach außen in den Brennraum gedrückt wird. Dies führt zu einem sanften Anlaß ohne Pulsationen, wobei von Beginn der Anlaufphase an eine vollständige Verbrennung ohne Rußbildung, also mit einer blauen» durchsichtigen Flamme, erfolgt.

Ein Vergasungsbrenner mit einer Vergasungskammer, die von einer elektrischen Heizvorrichtung beheizbar ist und mindestens eine in einen Brennraum mündende Austrittsöffnung hat, und mit einem Kanalsystem zur Zuführ von Verbrennungsluft in den Brennraum, zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens ist erTindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Vergasurtgökämmer im wesentlichen durch ein zentrisch zupti Kanalsystem verlaufendes Vergasungsrohr gebildet ist und daß der Austrittsquerschnitt mindestens 5 % des innenquerschhitts des Vergasungörohres beträgt.

Das Vergasungsrohr hat einen im Vergleich zu mehreren parallel geschalteten Vergasungskanälen großen Querschnitt. Auch der Austrittsquerschnitt ist dementsprechend groß, auf jeden Fall um Größenordnungen

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B β » A (S φ* ,

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^! gi^ößer als die bei Zerstäubungsbrennern üblichen Düsen.

Da die mindestens eine 'Austrittsöffnung darüber hinaus : direkt in den Brennraum führt, kann die Asche ohne Schwierigkeiten ausgeblasen werden. Eine Verstopfung der Öffnungen ist nicht zu befürchten.

Es empfiehlt sich, daß der Querschnitt jeder Austritts-

■ öffnung größer als 1 mm , vorzugsweise mindestens

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3 mm", ist. Die Asche ist dann sehr rasch ausgeblasen.

Bei einer Ausführungsform ist das Vergasungsrohr am brennerraumseitigen Ende offen. Dementsprechend kann die Asche ohne jeglichen Widerstand ausgeblasen werden.

■ 15 Eine andere Ausführungsform sieht vor, daß das Verga- j ■ j sungsrohr am brennraumseitigen Ende mit einer Stirn- 1

■ platte versehen ist, die wenigstens eine Austrittsoff- ■ nung aufweist, deren Querschnitt 5 bis 40 % des Innen- | querschnitts des Vergasungsrohres beträgt. Die Stirn- ^; 20 platte behindert das Ausblasen der Asche nur wenig, ! j bildet aber gegenüber noch nicht verdampften Brenn- j stofftropfchen eine Barriere, die eine größere Verweil- {

ι zeit zwecks vollständigerer Vergasung sicherstellt. j

Bei einer weiteren AusfUhrungsform ist dafür gesorgt, daß das Vergasungsrohr eine das brennraumseitige Ende wenigstens teilweise verschliessende Stirnplatte und Austrittsöffnungen in der Umfangswand aufweist. Die Austrittsöffnungen in der Umfangswand erlauben es, die Asche unter Berücksichtigung ihres Eigengewichts vollständig auszublasen. Außerdem wird das austretende Brennstoffgas gleichmäßig in die zugeführte Verbrennungsluft eingemischt.

Die Reinigungstemperatur kann mit Hilfe einer elektrischen Heizvorrichtung erzielt werden, die das Vergasungsrohr außen umgibt. Besonders vorteilhaft ist

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es aber, wenn das Vergasungsrohr aus elektrisch leitendem Material besteht und Anschlüsse für die Stromzufuhr vorgesehen sind. Hierdurch wird die Reinigungstempera-, tür besonders rasch erreicht. Dies liegt einerseits daran, daß die Wärme direkt von der Heizvorrichtung, nämlich dem Vergasungsrohr, auf die Koksablagerungen daran, daß die Wärme direkt von der Heizvorrichtung, nämlich dem Vergasungsrohr, auf die Koksablagerungen übertragen wird, und zum anderen daran, daß auch die Koksablagerung leitend ist und durch Anlage an dem leitenden Vergasungsrohr selbst von einem Heizstrom durchflossen wird.

Besonders günstig ist es, wenn das Material des Vergasungsrohres einen höheren elektrischen Widerstand hat als Koks. Der überwiegende Teil des Heizstromes fließt dann direkt durch die Ablagerung und heizt diese rasch bis zur Reinigungstemperatur auf.

Insbesondere kann das Vergasungsrohr aus Siliziumkarbid bestehen, das durch Tränkung mit Silizium gasdicht gemacht ist« Siliziumkarbid widersteht einerseits den hohen Temperaturen und hat andererseits die erforderliche elektrische Leitfähigkeit. Das Vergasungsrohr aus Siliziumkarbid kann auch dadurch gasdicht gemacht werden, daß es einen Belag aus Silizium-Oxynitrid trägt. Dieser Belag erhöht auch die Lebensdauer, weil er gegenüber oxidierenden und reduzierenden Atmosphären beständig ist. Darüber hinaus hat er elektrisch isolierende Eigenschaften.

Die Anschlüsse sind zweckmäßigerweise mittels eines Silizium-Lots angelötet. Derartige Anschlüsse sind trotz der hohen Temperaturen beständig.

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Bei einer Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß das Vergasungsrohr mit einer Wärmeisolationsschicht umgeben ist, die Anschlüsse sich aber in einem isolationsfreien Raum befinden. Auf diese Weise kann einerseits das ° Vergasungsrohr die Reinigungstemperatur rasch erreichen. Andererseits unterliegen aber die Anschlüsse einer gewissen Kühlwirkung.

ι Bei einer Ausgestaltung trägt das Vergasungsrohr am brennraumseitigen Ende außen einen Ring aus elektrisch leitendem Material, nahe dessen äußeren Umfang ein Anschluß angebracht ist. Dieser Anschluß liegt im Abstand vom Vergasungsrohr und in der Nähe des Kanalsystems. Daher ist seine Temperaturbelastung gering. 15

Der Ring kann auch eine vorstehende Nase aufweisen und selbst als Glühkopf dienen, beispielsweise indem im Nasehbereich dünnere Wandstärken zu einer stärkeren

Beheizung führen.
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Insbesondere kann die Vergasungskammer über mindestens eine Drosselöffnung mit dem Kanalsystem verbunden sein. tJber diese Drosselöffnung strömt eine begrenzte Sekündärlüftmenge in der Nähe des Brennstoff-Zulei- * tungsrohres in die Vergasungskammer und fördert die Reinigung,

feine besonders einfache AusfUhrungsform ergibt sich, wenn das Vergasungsrohr aus einem ersten Rohr und einem von dessen dem Brennraum abgewandten Ende Ubergriffenen !zweiten Rohr kleineren Durchmessers besteht und zwischen beiden Rohren mindestens ein Stutzring mit eingangsseitig mit dem Kanalsystem verbundenen Drosselöffnungen angeordnet ist. Dies ergibt eine einfache Möglichkeit, kleinste Mengen an Verbrennungsluft in das Vergasungsrohr einzuleiten* Außerdem

kann das Ölzuführungsrohr, das einen noch kleineren Durchmesser hat, besser in das hintere Ende des Vergasungsrohres eingesetzt werden.

Weitere Vorteile ergeben sicn, wenn das Vergasungsrohr von einem konzentrisch im Abstand hiervon gehaltenen und stirnseitig mit ihm elektrisch verbundenen, elektrisch leitenden Mantelrohr umgeben ist und wenn beide Anschlüsse an dem dem Brennraum abgewandten Ende von Vergasungsrohr bzw. Mantelrohr angebracht sind. Auf diese Weise liegen beide Anschlüsse in einer kühleren Zone.

Desweiteren ist es möglich, daß der Ringspalt zwischen den beiden Rohren als Luftkanal dient, der durch eine-Öffnung im Mantelrohr am brennraurnseitigen Ende mit dem Kanalsystem und durch eine Öffnung im Vergasungsrohr am entgegengesetzten Ende mit der Vergasungskammer verbunden ist. Auf diese Weise ist Luft, die der Vergasungskaiiiintjr im Betrieb oder bei der Reinigungsphase zuströmt, vorgewärmt.

Urn eine elektrische Isolierung zwischen dem Vergasungsrohr und dem Brennatoffzufuhrsystem zu erzielen, ist es ferner günstig, wenn das Vergasungsrohr mit einem Brennstoff-Zuleitungsrohr über einen rohrförmigen Halter und weitere Verbindungsmittel verbunden ist und Halter und/oder Verbindungsmittel aus elektrisch isolierendem Material bestehen, Die Verbindungsmittel können z.B₄ ein Glas-Lot umfassen. Das gewöhnlich aus Metall gefertigte Brennstoff-Zuleitungsrohr ist daher elektrisch gegenüber dem Vergasungsrohr isoliert.

Ein Steuergerät mit einem ersten Ausgang zur Steuerung der Brennstoff-Zufuhr zum Vergasungsbrenner, einem zweiten Ausgang zur Steuerung der Leistung der elektrischen He ίzvörriellung und gegebenenfalls einem dritten Ausgang zur Steuerung der Luftzufuhr, mit Eingängen

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für den Betrieb beeinflussende Kenngrößen und mit einer Programmschaltung zur zeitrichtigen Ansteuerung der Ausgänge, zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Programmschaltung so ausgelegt ist, daß der zweite Ausgang ein Schaltsignal abgibt, aufgrund dessen der Heizvorrichtung eine zum Verbrennen von Ablagerungen in der Vergasungskammer ausreichende elektrische Leistung zugeführt wird.

Durch diese Ausgestaltung des Steuergeräts wird der Aufwand für den korrekten Ablauf der Reinigungsphase auf ein Minimum reduziert. Denn die Reinigungsphase wird unter Ausnutzung bereits im Steuergerät vorhandener Informationen lediglich in Abhängigkeit vom Auftreten eines Reinigungssignals abgewickelt.

Die Programmschaltung kann so ausgelegt sein, daß in zeitlicher Überlappung mit dem Schaltsignal der dritte Ausgang ein Freigabesignal abgibt, aufgrund dessen dem VergäsungBbrenner Sekundärluft zugeführt wird. Auf diese Weise wird auch Reinigungsluft zur Verbesserung der Reinigungswirkung automatisch zugeführt .

Für die Erzeugung des Reinigungssignals gibt es die ^: verschiedensten Möglichkeiten. Wenn die Programmschaltung für den zeitrichten Ablauf einer den Vergasungsbrenner In Betrieb setzenden Einschaltphase ausgelegt ist, kann das Reinigungssignal vor Beginn der Einschaltphase von der Programmschaltung selbst erzeugt ' werden* Wenn die Prögrammschaltung für den zeitrichtigen Ablauf einer den Vergasungsbrenner außer Betrieb setzenden Ausschaltphase ausgelegt ist, kann das Reini- ^; 35 gungssignal nach Ablauf der Aüsschaltphase von der Programmschaltung selbst erzeugt werden. Zur Abgabe ; des Reinigungssignals kann aber auch eine Betriebszei- : ten des Vergasungsbrenners kennzeichnende Meßvorrich-

tung vorgesehen sein. Eine andere Möglichkeit besteht darin zur Abgabe des Reinigungssignals· eine die Größe der Ablagerung in dex' Vergasungskammer direkt oder indirekt feststellende Meßvorrichtung vorzusehen. 5

Bei einen Steuergerät mit einem Sicherheitskreis, di-.c beim Auftreten eines Fehlers, dargestellt durch ein- oder· mehrmaliges Zünd- oder Flammenversagen, ein Fehlersj.gnal abgibt, empfiehlt es sich, daß die ProgrammHchaltung einen Steuerkreis aufweist, der boim Auftreten des Fehlersignals die Erzeugung des Sperrsignalt; und des Schaltsignals und damit eine Reinit,un^sphase verursacht und anschließend unter , Wegfall cies Sperrsignals eine Einschaltphase einleitet.. Haul ig genügt der Reinigungsvorgang, um den zuvor vorhandenen Fehler zu beseitigen. Wenn das Steuergerät eine Ausschaltvorrichtung besitzt, die von einem Ausschaltsignal ausgelöst wird, sollte der Steuerkreis das Ausschaltsignal abgeben, wenn eine vorgegebene Zahl von Reinigungs- und Einschalt*· phasen durchlaufen und das Fehlersignal vorhanden ist, Nur dann, wenn durch die Reinigungsphasen der Fehler nicht beseitigt werden konnte, ergibt sich die automatische Ausschaltung, bei der ein Wiedereinschalten durch eine manuell lösbare Sperre verhindert ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausfuhrungsform eines erfindungsgemäßen Vergasungsbrenners

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine abgewandelte Vergasungskammer mit zugehörigen Bauteilen,

Fig. 3 einen L'ängsschnitt durch eine weitere Verga-

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sungskamruer mit zugehörigen Hau teilen und Fig. A einen Längsschnitt durch noch eine AusL'ührungsform.

b Bei der Ausführungsforrn nach Fig, 1 wird eine Verga-

sun toskammer l im wesentlichen durch ein Vergasungsrohr 2 gebildet, das am hinteren Ende über einen rohrförmigen Halter 3 mit einem Brennstoff-Zuleitungsrohr 4, beispielsweise einem Standard-Kapillarrohr aus rostfreiem Stahl, verbunden ist. Das gegenüberliegende Ende bildet eine große Austrittsöffnung 5 und weist in einen Brennraum 6, von einem hohlzylindrischen Brennerrohr 7 umgeben ist. Das Vergasungsrohr 2 trägt am Ende 5 außen einen Ring 8 und ist über fast seine gesamte Länge von einer Wärrneisolation 9 umgeben. Ein Kanälsystem 10 zur Zuführung von Verbrennungsluft wird zwischen einem die WUrmeisolation 9 umgebenden Gehäuse 11 und einer mit einem tangentiaien ZufLußstutzen 12 versehenen Mantel 13 gebildet, An diesem Mantel ist mittels Gewinde 14 ein Brennerkopf 15 befestigt, der vorn eine Konusflache 16 träj,',. Das Gehäuse 11 ist mit dem äußeren Ring 8 über einen Verbindungaring 17 mit einer äußeren Konusfläche la verbunden. Die beiden Konuaflachen definieren einen konusförmigen Hingspalt 19 für den LuftaustrittL, der durch Verschrauben des Brennerkopfes 15 in seiner Weite verändert werden kann. Durch eine Drosselöffnung 35 im Gehäuse 11 und eine Drosselöffnung 36 im Vergasungrohr 2, die über einen Freiraum in der Wärrneisolation 9 miteinander verbunden sind, wird Reinigungsluft vom Kanalsystem 10 zur Vergaaungskammer 1 geleitet.

Drei Schrauben 20, von denen nur eine veranschaulicht ist, sind in Gewindelöcher 21 des Gehäuses 11 eingeschraubt und sichern die Lage des Halters 3 und dami t. des Vergasungsrohrs 2.

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Das Vergasungsrohr 2 und der äußere Ring 8 bestehen in wesentlichen aus Siliziumkarbid, das durch Tränkung mit Silizium gasdicht gemacht worden ist. Dieses Material ist außerdem elektrisch leitend. Statt dessen oder außerdem kann das Siliziumkarbid mit einer Schicht aus Silizium-Oxynitrid belegt sein. Am hinteren Ende ist ein Anschlußring 22 vorgesehen, von dem eine Anschlußleitung 23 abgeht. Außen am Ring 8 ist ein Stromanschlußring 24 vorgesehen, von dem eine Anschlußleitung 25 ausgeht. Die Anschlüsse sind mittels eines Silizium-Lots erzeugt worden.

Der Halter 3 und der Verbindungsring 17 bestehen aus einem elektrisch isolierenden und wärmeisolierenden Material, zum Beispiel keramischem Material, wie Magnesiumsilikat, Cordierit o. dgl. Der Halter 3 ist gasdicht im Vergasungsrohr 2 eingesetzt. Auch die Zuleitung 4 ist gasdicht in den Halter 3 eingesetzt. Beides kann mittels eines Glas-Lots erfolgen.

Die Wärmeisolation 9 kann beispielsweise aus keramischen Fasern, Aluminiumoxyd, Siliziumdioxyd u_ta* bestehen.

Die beiden Anschlußleitungen 23 und 25 sind mit einer Schaltvorrichtung 26 verbunden, die ihrerseits von einer Spannungsquelle 27, z.B. einem normalen Wechselspannungsnetz, gespeist wird. Die Schaltvorrichtung 26 wird von einem Steuergerät 28 gesteuert, das nach Art eines bekannten Feuerungsautomaten aufgebaut ist und eine Programmschaltung 60 aufweist. Ein erster Ausgang 61 steuert mittels eines Sperrsignals R ein Ventil 62 für die Brennstoffzufuhr. Ein zweiter Ausgang 63 steuert mittels eines Schaltsignals T die Leistung der elektrischen Heizvorrichtung mittels der Schaltvorrichtung 26. Ein dritter Ausgang steuert mittels eines Signals U ein Ventil 65 für die Luftzufuhr zum Kanal-

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system 10. Über Eingänge 66, 67 und 68 werden in bekannter Weise Signale vom Kesselthermostaten, von einem Flammenwächter u, dgl. zugeführt. An einen Eingang 69 kann eine Meßvorriohtung 70 angeschlossen sein, die ein Reinigungssignal S zur Einleitung einer Reinigungsphase abgibt, wenn der Belag in der Vergasungskamrner 1 eine vorgegebene Dicke überschritten hat. Das Reinigungssignal S kann aber auch aus im Steuergerät 28 ohnehin vorhandenen Daten abgeleitet werden. Beispielsweise wird es vor Beginn jeder Einschal tphase, nach Ablauf jeder Ausschaltphase, nach einer bestimmten Zahl von Betriebsperioden der Anlage, beim Auftreten eines Fehlersignals, das beim Zündoder Flammenversagen erscheint, o.dgl. erzeugt.

Üblicherweise ist das Steuergerät 28 so ausgelegt, daß die Einschaltphase ein-/oder mehrfach wiederholt ! wird, wenn ein Zündversuch ohne Erfolg bleibt oder

: die Flamme im Betrieb abreißt. Danach erfolgt eine . endgültige Ausschaltung, wonach nur noch eine manuelle

Wiedereinschaltung möglich ist. Hier ist es besonders ! günstig, wenn einer oder mehreren Einschaltphasen eine Reinigungsphase vorgeschaltet ist, weil hierdurch möglicherweise die Ursachen des Fehlers behoben werden und die Auschaltung überflüssig ist und die Ausschaltung überflüssig ist

Die Reinigungsphase wird wie folgt durchgeführt:

Die Zuleitungen 23 und 25 werden mit Spannung versorgt, ohne daß gleichzeitig Brennstoff über die Zuleitung 4 zugeführt wird. Das Vergasungsrohr 2 erhitzt sich dabei auf eine Temperatur von 700 bis 1400⁰C. Eventuell an seiner Innenseite haftende Koksablagerüngen verbrennen unter Sauerstoffaufnähme aus der zum Vergasungsrohr geführten Reinigungsluft zu Asche. Diese Asche wird mit der Reinigungsluft durch die Austrittsöffnung 5 in den Brennraum 6 geblasen.

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Wenn bei Aufrechterhaltung des Schaltsignals T und damit der Beheizung das Vergasungsrohr 2 durch zutretenden flüssigen Brennstoff abgekühlt wird oder wenn bei Änderung des Schaltsignals T der Strom durch das Vergasungsrohr 2 reduziert wird, sinkt dessen Tempera- ; tür. Im Bereich der Austrittsöffnung 5, nämlich innerhalb des äußeren Ringes 8, bleibt jedoch eine ringförmige Glühzone 29. Wenn die Brennstoffzufuhr eingeschaltet wird und der erste Brennstofftropfen im Vergasungsrohr 2 vergast, ergibt sich in Verbindung mit der im Rohr befindlichen Luft ein brennfähiges Gemisch, das an der Glühzone 29 gezündet und durch den nachfolgend vergasten Brennstoff in den Brennraum 6 hinausgedrängt wird, wo dann dieses nachfolgende Gas zusammen mit der über das Kanalsystem 10 zugeführten Verbrennungsluft ein brennfähiges Gemisch ergibt, das durch die anfänglich an der Glühzone entstandene Flamme gezündet wird. Anschließend kann die dem Vergasungsrohr 2 zugeführte elektrische Leistung weiter vermin- dert werden, da es auf eine Glühzone 29 nicht mehr ankommt, um eine stöchiometrische Verbrennung zu erzielen.

Bei der Ausführungsform nach Fig, 2 werden für entsprechende Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen verwen- ; det. Die nicht veranschaulichten Teile des Gesamtauf- [

i baus haben eine ähnliche Form wie in Flg. 1. j

Das Vergasungsrohr 102 ist am vorderen Ende mit Stirnplatte 130' versehen, welche mehrere Austrittsöffnungen 105 aufweist. Sie liegen im Zentrum und auf einem konzentrischen Kreis. Ein aufgesetzter äußerer Ring 108 weist eine Nase 131 mit einer verdünnten Wan4zone 132 auf. Wenn durch das Vergasungsrohr 102 und diesen äußeren Ring 108 Strom fließt, erhitzt sich der Wandbereieh 132 stärker, so daß dort eine Glühzone 129 entsteht.

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Am hinteren Ende ist der Halter als Rohr 103 ausgebildet, das ütDer zwei Stützringe 133 und 134 im Vergasungsrohr 102 gehalten wird. Die Stützringe weisen Drosselöffnungen 135 bzw. 136 auf, die gegeneinander versetzt angeordnet sind. Zwischen den beiden Stützringen ist ein Zwischenraum 137 vorgesehen. Das hintere Ende des Vergasungsrohres 102 ist mit dem hier nicht Veranschaulichten Kanalsystem 10 verbunden. Infolgedessen tritt hier eine geringe Sekundärluftrnenge aus dem Kanalsystern in die Vergasungskammer 100 ein.

Das Austreten von Brennstoffgas ist jedoch verhindert, da die Stützringe 133 und 134 eine Labyrinthdichtung bilden. Durch die Austrittsöffnungen 105 ergeben sich bestimmte gewünschte Strahlformen für das Brennstöffgas. Die Konusfläche 138 des Ringes 108 hat einen etwas größeren Konuswinkel als der Brennstoffstrahl, so daß infolge JRezirkulation Verbrennungsluft zusätzlich an die Glühzone 129 geleitet wird. Die äußere Konusfläche 118 dient der Luftführung.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind um 200 gegenüber Fig. 1 bzw. 100 gegenüber Fig. 2 erhöhte Bezugszeichen verwendet. Der hintere Anschluß des Vergaöühgsrohres 202 1st nicht im einzelnen veranschaulicht.

Das Vergasungsrohr 202 ist konzentrisch im Abstand von einem Mantelrohr 239 umgeben, das über einen hinteren Stützring 240 und einem vorderen Stutzring 241 auf dem Vergasungsrohr abgestützt ist. Das Mantelrohr trägt den äußeren Ring 208, mit dem die Anordnung vorn befestigt werden kann. Der elektrische Anschluß 224 ist arn hinteren Ende des Mantelrohres angebracht. Der Zwischenraum 242 zwischen den beiden Rohren dient als Luftkanal, der vorn im Mantelrohr eine Öffnung 243 besitzt, welche zum Kanalsystem 10 führt, und

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hinten eine Öffnung 244 im Vergasungsrohr 202, welche in den Vergasun^s^aun 201 führt. Infolgedessen kann sekundäre Luft, die beim Durchströmen des Kanals erwärmt wird, in den Vergasungsraum eingeleitet werden.

Am vorderen Ende ist eine Stirnplatte 230 mit Austrittsöffnungen 205 vorgesehen, übergreift aber die Stirnflächen von Vergasungsrohr 202 und Mantelrohr 239. Das Vergasungsrohr 202, die Stirnplatte 230 und das Mantelrohr 239 sind aus Siliziumkarbid hergestellt

Infolgedessen ergibt sich ein geschlossener Stromkreis zwischen den Anschlüssen 222 und 224, wobei sich das Vergasungsro.hr, weil es mit einem größeren elektrischen Widerstand ausgelegt ist, am stärksten erwärmt. Am vorderen Ende weist das Vergasungsrohr weitere Austritt soff nungen 245 am Umfang auf, die über einen Ringraum 246 mit entsprechenden Umfangsöffnungen 247 im Mäntelrohr in Verbindung stehen. Über diese Umfangsöffnungen läßt sich Asche bei der üblichen horizontalen Anordnung des Vergasungsrohres 202 besonders leicht ausblasen. Außerdem werden durch die Umfangsöffnungen 245 und 247 Querschnittsverminderungen im Vergasungsrohr 202 und im Mantelrohr 239 erzielt, an denen eine stärkere Beheizung auftritt, so daß sich hier eine Glühzone 229 bildet.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 werden um 300 gegenüber Fig. 1 bzw. um 200 gegenüber Fig. 2 erhöhte Bezugszeichen für entsprechende Teile verwendet. Das Vergasungsrohr 302, das aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen kann, besitzt am vorderen Ende eine Stirnwand 330 mit einer einzigen zentrischen Austrittsöffnung 305. Es ist von einem Heizwiderstand 348, z.B. aus Siliziumkarbid, umgeben, der beispielsweise die Form eines einmal über seine gesamte Länge

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und im übrigen mehrfach von beiden !.'nden tier über do η gröi3Lon Teil de'· Länge geschlitzten Rohres haben kann. An den voneinander getrennten Enden liegen Anschlüsse an, von denen hier nur der winkelförmige Anschluß 324 gezeigt ist. Er wird durch Schrauben 349 und 350 gegen den Heizwiderstand 348 gedruckt. . Die Schrauben stützen sich ihrerseits an einem Isolierrohr 351 ab, welches die Wärmeisolierung 309 umgibt. Eine Abstandshülse 352 aus Isoliermaterial, die im Bereich der Anschlüsse ausgespart ist, dient zur Zentrierung des Vergasungsrohres und ist durch Schrauben 353 belastet.

Auch mit dieser indirekten Beheizung kann die Reinigungstemperatur bzw. die Glühtemperatur Im Bereich des vorderen Ende des Vergasungsrohres 302 erreicht werden. Statt des geschlitzten Rohres können auch Heizkörper aus V/iderstandsdraht mit ein- oder mehrgängigen Schraubwendeln verwendet werden. Durch progressive Steigung der Schraubengange lassen sich auch Örtlich unterschiedlich starke Beheizungen erzielen.

In allen Fallen genügen sehr kleine Pumpendrücke, um den Brennstoff in das Vergasungsrohr zu fördern, beispielsweise in der Größenordnung von 0,1 bar bis maximal 0,5 bar. Die Leistung des Brenners kann etwa in. Verhältnis 1:10 geändert werden, wobei Brennstoff und Verbrennungsluft etwa im gleichen Verhältnis zueinander verstellt werden. Die Anschlüsse können nicht nur gelötet sondern auch angeschmolzen oder angesintert sein.

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Claims

Patentansprüche 10

1./Verfahren zum Betrieb eines Vergasuhgsbrenners

für flüssigen Brennstoff, der einer Vergasungskammer zugeführt, dort bis zur Vergasung beheizt und dann im wesentlichen als Gas in einen Brennraum abgegeben wird, wo es zumindest mit dem überwiegenden Teil der Verbrennungsluft vermischt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergasungskammer in einer Reinigungsphase, die während einer Unterbrechung der Brennstoffzufuhr stattfindet, auf eine Reinigungstemperatur beheizt wird, bei der Ablagerungen an der Kammerwand zu Asche verbrennen, und die Asche in den Brennraum ausgeblasen wird.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Asche bei der nächsten Brennstoffzufuhr vom dann sich entwickelnden Gas ausgeblasen wird.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Einschaltphase eine Relnigungsphase vorgeschaltet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ausschaltphase eine Reinigungs phase nachgesschaltet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsphase in Abhängigkeit von einem Betriebszeiten kennzeichnenden Signal eingeleitet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsphase in Abhängigkeit von einem die Größe der Ablagerung kennzeichnenden Signal eingeleitet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsphase, gefolgt von einer Einschaltphase, in Abhängigkeit von ejLnem Fehler, dargestellt durch ein ein- oder mehrmaliges Zünd- oder Flammenversagen, eingeleitet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein automatisches Ausschalten erfolgt, wenn eine vorgegebene Zahl von Reinigungs- und Einschaltphasen durchlaufen und der Fehler noch vorhanden ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungstemperatur zwisehen 700 und 1400⁰C liegt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergasungskammer in der Reinigungsphase eine Luftmertge von einem kleinen Bruchteil der gesamten Verbrennungsluftmenge zugeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bruchteil weniger als 1,9 % beträgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bereich nahe der Mündung der Vergasungskammer zumindest zu Beginn der Be-

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triebsphase bis auf Glühtemperatur beheizt wird.

13. Vergasungsbrenner mit einer Vergasungskammer,

die von einer elektrischen Heizvorrichtung beheizbar ist und mindestens eine in einen Brennraum mündende Austrittsöffnung hat, und mit einem Kanalsystem zur Zufuhr von Verbrennungsluft in den Brennraum, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergasungskarnmer (l; 101; 201; 301) im wesentlichen durch ein zentrisch zum Kanalsystem (10) verlaufendes Vergasungsrohr (2; 102; 202; 302) gebildet ist und daß der Austrittsquerschnitt mindestens 5 % des Innenquer-Schnitts des Vergasungsrohres beträgt.

14. Brenner nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,

daß der Querschnitt jeder Austrittsöffnung (5;

2 105, 205; 305) größer als 1 mm , vorzugsweise

ρ
mindestens 3 mm , ist.

15. Brenner-nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergasungsrohr (2) am brennraumseitigen Ende offen ist.

16. Brenner nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergasungsrohr (102; 202; 302) am brennraumseitigen Ende mit einer Stirnplatte (130; 230; 330) versehen ist, die wenigstens eine Austrittsöffnung (105; 205; 305) aufweist, deren Querschnitt 5 bis 40 % des Innenquerschnitts des Vergasungsrohres beträgt.

17. Brenner nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergasungsrohr (202) eine das brennraumseitige Ende wenigstens teilweise verschließende Stirnplatte (230) und Austrittsöffnungen (245) in der Umfangswand aufweist.

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18. Brenner nach einem d©r Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergasungsrohr (2; 102; 202) aus elektrisch leitendem Material besteht und Anschlüsse (22, 24; 122,- 124; 222, 224) für die Stromzufuhr vorgesehen sind.

19. Brenner nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Vergasungsrohres (2; 102; 202) einen höheren elektrischen Widerstand hat als Koks.

20. Brenner nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergasungsrohr (2; 102; 202) aus Siliziumkarbid besteht, das durch Tränkung mit Silizium gasdicht gemacht ist.

21. Brenner nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergasungsrohr (2; 102; 202) aus Siliziumkarbid besteht und einen Belag aus Siliziumoxynitrid trägt.

22. Brenner nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (22, 24; 122, 124; 222,224) mittels eines Silizium-Lots angelötet sind.

23.. Brenner nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergasungsrohr (2, 202) mit einer Wärrneisölationsschicht (9) umgeben ist, die Anschlüsse (22; 222, 224) sich aber in einem isolationsfreien Raum befinden.

24. Brenner nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergasungsrohr (2; 102) am brennraumseitigen Ende außen einen Ring (8; 108) aus elektrisch leitendem Material trägt, nahe dessen äußerem Umfang ein Anschluß (24; 124) angebracht ist.

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25. Brenner nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (108) eine vorstehende Nase (131) aufweist und selbst als Glihkopf dient.

26. Brenner nach einem der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergasungskammer eingangsseitig über mindestens eine Drosselöffnung (35, 36; 135, 136) mit dem Kanalsystem (10) verbunden ist.

27. Brenner nach einem der Ansprüche 12 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergasungsrohr aus einem ersiren Rohr (102) und einem dessen dem Brennerraum abgewandten Ende übergreifenden zweiten Rohr (103) kleineren Durchmessers besteht und zwischen beiden Rohren mindestens ein Stützring (133, 134) mit eingangsseitig mit dem Kanalsystem (10) verbundenen Drosselöffnungen (135, 136) angeordnet ist.

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Brenner nach einem der Ansprüche 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergasungsrohr (202) von einem konzentrisch im Abstand hiervon gehaltenen und stirnseitig mit ihm elektrisch verbundenen elektrisch leitenden Mantelrohr (239) umgeben ist und daß beide Anschlüsse (222, 324) am dem Brennraum abgewandten Ende von Vergasungsrohr bzw. Mantelrohr angebracht sind.

29. Brenner nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (242) awischen den beiden Rohren (202, 239) als Luftkanal dient, der durch eine Öffnung (243) im Mantelrohr am brennraumseitlgen Ende mit dem Kanalsystem und durch eine Öffnung (244) im Vergasungsrohr am entgegengesetzten Ende mit der Vergasungskammer (201) verbunden ist.

30. Brenner nach einem der Ansprüche 13 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergasungsrohr (2; 102;

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— O —

202; 302) mit einem Breanstoff-Zuleitungsrohr (4; 104; 204; 304) über einen rohrförmigen Halter (3; 103; 203; 303) und weitere Verbindungsmittel verbunden ist und Halter und/oder Verbindungsmittel aus elektrisch isolierendem Material bestehen.

31. Steuergerät mit einem ersten Ausgang zur Steuerung der Brennstoffzufuhr zum Vergasungsbrenner, einem zweiten Ausgang zur Steuerung der Leistung der elektrischen Heizvorrichtung und gegebenenfalls einem dritten Ausgang zur Steuerung der Luftzufuhr, mit Eingängen für den Betrieb beeinflussende Kenngrößen und mit einer Programmschaltung zur zeitrichtigen Ansteuerung der Ausgänge, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmschal lung (60) so ausgelegt ist, daß beim Vorhandensein eines Sperrsignals (R) am ersten Ausgang (61) und beim Auftreten eines Reinigungssignals

(S) der zweite Ausgang (63) ein Schaltsignal (T) abgibt, aufgrund dessen der Heizvorrichtung eine zum Verbrennen von Ablagerungen in der Vergasungskammer ausreichende elektrische Leistung zugeführt wird,

32« Steuergerät nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmschaltung (60) so ausgelegt ist, daß in zeitlicher Überlappung mit dem Schaltsignal (T) der dritte Ausgang (64) ein Freigabesignal (U) abgibt, aufgrund dessen der Vergasungs- · kammer (l) Sekundärluft zugeführt wird.

33. Steuergerät nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmschaltung (60) für den zeitrichtigen Ablauf einer den Vergasungsbrenner in Betrieb setzenden Einschaltphase ausgelegt ist und das Rieinigungssignal (S) vor Beginn der Einschaltphase erzeugt.

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Φ · Λ

β a β βοο

34. Steuergerät nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmschal.tung (60) für den zeitrichtigen Ablauf einer den Vergasungsbrenner außer Betrieb setzenden Ausschaltphase ausgelegt ist und das Reinigungssignal (S) nach Ablauf der Ausschaltphase erzeugt.

35. Steuergerät nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abgabe des Reinigungssignals (S) eine Betriebszeiten des Vergasungsbrenners kennzeichnende Meßvorrichtung vorgesehen

ist.

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36. Steuergerät nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abgabe des Reinigungssignals (S) eine die Größe der Ablagerung in der j Vergasungskammer direkt oder indirekt feststellen-

de Meßvorrichtung (70) vorgesehen ist.

37. Steuergerät mit einem Sicherheitskreis, der beim Auftreten eines Fehlers, dargestellt durch ein- oder mehrmaliges Zünd- oder Flammenversagen, ein Fehlersignal abgibt, nach einfem der Ansprüche 31 bis 36, daduroh gekennzeichnet, daß die Programmschaltung (60) einen Steuerkreis aufweist,

der beim Auftreten des Fehlersignals die Erzeugung des Sperrsignals (R) und des Schaltsignals (T) und damit eine Reinigungsphase verursacht und anschließend unter Wegfall des Sperrsignals eine Einschaltphase einleitet.

38. Steuergerät mit einer Ausschaltvorrichtung, die von einem Ausschaltsignal ausgelöst wird, nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis das Ausschaltsignal abgibt, wenn eine vorgegebene Zahl von Reinigungs- und Einschaltphäsen durchlaufen und das Fehlersignal vorhanden ist.

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