DE3927740A1 - Oelfeuerungsanlage, insbesondere zum verbrennen von altoel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ölfeuerungsanlage, Insbesondere zum Verbrennen von Altöl, mit einer einem Ölbrenner nachgeordneten Brennkammer, die einen zylindri­ schen, brennerseitig offenen Brenneinsatz aufnimmt.

Um die Ölverbrennung zu verbessern, ist es bereits bekannt, die dem Ölbrenner zugeordnete, den eigentlichen Brennraum bildende Brennkammer mit einem Brenneinsatz als Verbren­ nungshilfe auszustatten, der für eine vollständige Verbren­ nung des Öls sorgen soll. Die meist in Form eines Glüh­ rohres vorgesehenen Brenneinsätze, die mit Prallplatten zur Umlenkung der Brenngase zusammenwirken, reichen aller­ dings nicht aus, eine umweltschonende Ölverbrennung zu gewährleisten, so daß bisher vor allem bei einer Altölver­ brennung eine spezielle, an die Verbrennung anschließende Rauchgasreinigung erforderlich ist, damit die Emissions­ bestimmungen eingehalten werden können. Diese Rauchgas­ reinigung verlangt allerdings recht aufwendige Filter­ systeme, chemische Zusätze u. dgl., was die gesamte Feuerungsanlage beträchtlich verteuert und ihre Wirtschaft­ lichkeit beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und eine Ölfeuerungsanlage der eingangs ge­ schilderten Art zu schaffen, die verhältnismäßig einfach und kostengünstig herstellbar ist und eine ausgezeichnete, auch den strengsten Emissionsbestimmungen genügende Ölver­ brennung erlaubt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der durch eine eine Leitfläche zur inneren Umlenkung der Brenngase bildende Rückwand abgeschlossene Brenneinsatz unter Zwi­ schenlage von Abstandhaltern koaxial in der ebenfalls zylin­ drischen, an der brennerabgewandten Stirnseite eine Aus­ strömöffnung aufweisenden Brennkammer sitzt und zwischen der brennerzugewandten Stirnseite des Brenneinsatzes und einer das Ölbrenner-Rohr umfassenden Aufnahme eines die Brennkammer brennerseitig abschließenden Brennkammerdeckels ein als in den äußeren Zwischenraum zwischen Brenneinsatz und Brennkammer führender Überströmkanal dienender Ring­ spalt freigelassen ist, wobei die Abstandhalter zwischen Brenneinsatz und Brennkammer in diesem Zwischenraum Strö­ mungsleitkörper zur Aufteilung und/oder Verwirbelung des Brenngasstromes bilden. Der topfartig geschlossene Brenn­ einsatz und die dadurch erzwungene Rückleitung der Brenn­ gase führen innerhalb des Brenneinsatzes zu einer sehr heißen Hauptbrennzone und der Zwischenraum zwischen Brenn­ einsatz und Brennkammer mit seinen Strömungsleitkörpern ergibt für die die Hauptbrennzone verlassenden Brenngase eine äußere, die Hauptbrennzone umhüllende Nachbrennzone, so daß durch dieses zweistufige Verbrennungsverfahren mit verhältnismäßig geringem Luftüberschuß die gewünschte voll­ ständige Verbrennung des Brennstoffes bei weitgehendem Abbau der Stickoxide zustandekommt und die der Ausström­ öffnung der Brennkammer entweichenden Abgase nur mehr sehr geringe Schadstoffmengen enthalten.

Bildet die Rückwand des Brenneinsatzes eine torusähnliche Leitfläche, die in die sich zur offenen Stirnseite hin erweiternde kegelige Mantelinnenfläche übergeht, entsteht ein verhältnismäßig einfacher, symmetrischer Brenneinsatz, der für eine ordnungsgemäße Umlenkung und Führung der vom Brenner in den Einsatz einströmenden und dann zwangsweise wieder zurückströmenden Brenngase sorgt.

Die Abstandhalter zwischen Brenneinsatz und Brennkammer dienen einerseits zur Zentrierung des Brenneinsatzes inner­ halb der Brennkammer und gegenüber dem Brennerrohr und sollen anderseits auch die Aufgaben einer Leit- und Ver­ wirbelungseinrichtung für die Brenngasströme in der Nach­ brennzone erfüllen. Die Abstandhalter lassen sich dabei verschiedenartig ausgestalten, beispielsweise als leit­ schaufelähnliche Kränze, doch können in besonders günstiger Weise erfindungsgemäß als Abstandhalter gegeneinander ver­ setzt angeordnete prismatische Klötze vorgesehen sein, die diagonal zur Anströmrichtung liegen, da solche Klötze rationell zu fertigen sind und sich durch ihre Robustheit und guten Strömungsleiteigenschaften auszeichnen. Vorteilhafterweise können dabei die Abstandhalter zumindest im ausströmseitigen Endbereich des Zwischenraumes hohl ausgebildet und mit Kühlflüssigkeit beaufschlagbar sein, so daß durch diese gekühlten Abstandhalter die Verbrennungstemperatur in der Nachbrennzone beeinflußbar ist und gleichzeitig eine gute Wärmenutzung der Verbrennungswärme möglich wird. Die gekühlten Abstandhalter erlauben dabei eine Herstellung aus hitzebeständigem Stahl, während die ungekühlten Abstandhalter wie auch die Brennkammer und der Brenneinsatz zweckmäßigerweise aus keramischem Material bestehen.

Zur wirtschaftlichen Heizölnutzung des Öls ist es bekannt, die Brennkammern in Heizkesseln einzubauen, wobei es nach einer Weiterentwicklung der Erfindung besonders vorteilhaft ist, dazu eine Art Rauchrohrkessel vorzusehen, dessen Rauchrohre sich achsparallel durch einen die Brennkammer umgebenden Wassermantel erstrecken und stirnseitig in Sam­ melkammern enden, in deren brennerabgewandte auch die Brennkammer-Ausströmöffnung mündet. Es ergibt sich eine sehr kompakte Kesselanlage mit hohem Wirkungsgrad und guter Zugänglichkeit. Der äußere Wassermantel hält die Wärmever­ luste gering und die innerhalb des Wassermantels geführten Rauchrohre bieten große Wärmeübertragungsflächen, wodurch auf engem Raum ein sehr leistungsstarker Heizkessel od. dgl. entsteht.

Ist erfindungsgemäß die brennerabgewandte Sammelkammer durch eine Trennwand in eine Ein- und eine Auslaßkammer unterteilt, wobei die Ausströmöffnung der Brennkammer in die Einlaßkammer führt und an die Auslaßkammer eine Abzugs­ leitung anschließt, läßt sich auf einfachste Weise ein Doppelzugkessel erreichen und der Wirkungsgrad der Anlage weiter steigern. Die Brenngase strömen aus der Ausström­ öffnung der Brennkammer in die Einlaßkammer, von dieser durch den einen Teil der Rauchrohre in die brennerseitige Sammelkammer, durch diese dann zum anderen Teil der Rauchrohre und zurück in die Auslaßkammer, die sie durch die Abzugsleitung verlassen.

Um bei einer Altölverbrennung bzw. während der Brennerstill­ standszeiten auch die strengsten Emissionsbestimmungen sicher unterschreiten zu können, führt nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Abzugsleitung über einen vorzugsweise temperaturgesteuerten Katalysator, welcher zum Beispiel als Rauchgaskatalysator für den Hausbrand bereits im Handel angebotene Katalysator auf rationelle Weise eine saubere und umweltschonende Verbrennung gewähr­ leistet, wobei gegebenenfalls eine Temperatursteuerung für die Einhaltung der Betriebstemperatur im Katalysator sorgt.

Eine zweckmäßige Konstruktion wird erreicht, wenn erfin­ dungsgemäß der liegend angeordnete Heizkessel an beiden Stirnseiten als äußere Sammelkammerabschlüsse aufklappbare, wasserführende Deckel aufweist, wobei durch den einen das Ölbrenner-Rohr für die Brennkammer hindurchragt und vom anderen die Abzugsleitung ausgeht. Die wasserführenden Deckel vergrößern einerseits die Heizflächen und machen anderseits durch ein Aufklappen die ganze Kessel- und Bren­ neranlage für etwaige Reinigungs- und Wartungsarbeiten frei und unbehindert zugänglich.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand rein schema­ tisch an Hand eines Ausführungsbeispieles dargestellt, und zwar zeigen

Fig. 1 und 2 eine Brennkammer einer erfindungsgemäßen Öl­ feuerungsanlage im Axialschnitt bzw. im Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 sowie die Fig. 3 und 4 einen mit einer erfindungsgemäßen Ölfeuerungs­ anlage ausgerüsteten Heizkessel im Axialschnitt bzw. im Querschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.

Einem üblichen Ölbrenner 1 ist eine zylindrische Brenn­ kammer nachgeordnet, die einen koaxialen, ebenfalls zylin­ drischen Brenneinsatz 3 aufnimmt. Dieser Brenneinsatz 3 ist durch eine Rückwand 4 abgeschlossen, die eine torusähn­ liche Leitfläche 5 zur Umlenkung der Brenngase bildet, welche Leitfläche 5 in die sich brennerseitig hin erwei­ ternde kegelige Mantelinnenfläche 6 des Brenneinsatzes 3 übergeht. Der Brenneinsatz 3 wird innerhalb der Brenn­ kammer 2 über prismatische Klötze 7 zentriert, die gegen­ einander versetzt angeordnet sind und als Abstandhalter zwischen Brenneinsatz 3 und Brennkammer 2 dienen. Das Bren­ nerrohr 8 des Ölbrenners 1 steckt in einer kragenförmigen Aufnahme 9 eines die Brennkammer 2 abschließenden Deckels 10, wobei zwischen Brennkammerdeckel 10 bzw. Aufnahme 9 und der brennerzugewandten offenen Stirnseite des Brenn­ einsatzes 3 ein Ringspalt 11 freigelassen ist, der vom Brenneinsatzinneren in den zwischen Brenneinsatz 3 und Brennkammer 2 vorhandenen Zwischenraum 12 führt.

Bei Brennerbetrieb werden die Brenngase innerhalb des Brenneinsatzes 3 durch die Leitfläche 5 und die Man­ telinnenfläche 6 umgelenkt und rückgeführt, so daß eine heiße Hauptbrennzone entsteht, die dann über den Ringspalt 11 in eine durch den Zwischenraum 12 gebildete Nachbrenn­ zone übergeht. Hier im Zwischenraum 12 wirken die Klötze 7, die auf geeignete Weise diagonal zur Anströmrichtung liegen, als Strömungsleitkörper zur Aufteilung und Verwir­ belung des Brenngasstromes in der Nachbrennzone, so daß es insgesamt zu einer vollständigen, schadstoffarmen Ver­ brennung des Öls kommt.

Im ausströmseitigen Endbereich des Zwischenraumes 12 können Hohlklötze 7a vorgesehen sein, die sich über ein nur ange­ deutetes Kühlsystem 13 kühlen lassen, um die Temperatur und damit die Verbrennungsverhältnisse in der Nachbrennzone zu beeinflussen.

Nach Durchströmung der Nachbrennzone verlassen die nur mehr sehr gering schadstoffbelasteten Brenngase die Brenn­ kammer 2 durch eine Ausströmöffnung 14 an der brennerabge­ wandten Brennkammerwand und können beispielsweise zum Beheizen eines Heizkessels genutzt werden.

Wie in Fig. 3 und 4 veranschaulicht, eignet sich dazu beson­ ders eine Art Rauchrohrkessel 15, in den die Brennkammer 2 als Kern eingebaut ist. Die Brennkammer 2 wird von einem Wassermantel 16 ringförmig umgeben, durch den sich achs­ parallele, an beiden Stirnseiten sich befindende Sammel­ kammern 17, 18 miteinander verbindende Rauchrohre 19 er­ strecken. Die Sammelkammern 17, 18 werden nach außen durch wasserführende Klappdeckel 20, 21 abgeschlossen, so daß sich nicht nur große Wärmeübertragungsflächen ergeben, sondern auch das Innere des Kessels durch ein Öffnen der Klappdeckel 20, 21 für Reinigungs- und Wartungsarbeiten frei zugänglich wird.

Die brennerabgewandte Sammelkammer 17 ist durch eine Trennwand 22 in eine Einlaßkammer 17a und eine Auslaßkammer 17b unterteilt, wobei die Ausströmöffnung 14 der Brennkammer 2 in die Einlaßkammer 17a mündet und von der Auslaßkammer 17b durch den Klappdeckel 21 hindurch eine Abzugsleitung 23 ausgeht. Die Brenn- bzw. Rauchgase aus der Brennkammer 2 strömen daher in die Einlaßkammer 17a, werden durch die sich in diese Einlaßkammer 17a öffnenden Rauchrohre 19a in die brennerseitige Sammelkammer 18 geleitet, gelangen über diese Sammelkammer 18 zu den anderen in die Außlaß­ kammer 17b führenden Rauchrohre 19b und durch diese zurück in die Auslaßkammer 17b, die sie durch die Abzugsleitung 23 verlassen. Auf ihrem Weg geben die Rauchgase ihre Abwärme an das aufzuheizende Wasser des Wassermantels 16 bzw. der wasserführenden Wände und Deckel des Kessel 15 ab, so daß eine wirkungsvolle Heißwasserbereitung möglich ist.

Die Abzugsleitung 23 führt zur Vervollständigung der Abgasreinigung über einen Katalysator 24, der unabhängig vom verwendeten Öl für eine besonders schadstoffarme, umweltschonende Verbrennung sorgt und das Einhalten auch strengster Emissionsbestimmungen gewährleistet.

Claims (8)

1.Ölfeuerungsanlage, insbesondere zum Verbrennen von Altöl, mit einer einem Ölbrenner nachgeordneten Brennkammer, die einen zylindrischen, brennerseitig offenen Brenneinsatz aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der durch eine eine Leitfläche (5) zur inneren Umlenkung der Brenngase bildende Rückwand (4) abgeschlossene Brenneinsatz (3) unter Zwischen­ lage von Abstandhaltern (7) koaxial in der ebenfalls zylin­ drischen, an der brennerabgewandten Stirnseite eine Aus­ strömöffnung (14) aufweisenden Brennkammer (2) sitzt und zwischen der brennerzugewandten Stirnseite des Brennein­ satzes (3) und einer das Ölbrenner-Rohr (8) umfassenden Aufnahme (9) eines die Brennkamer (2) brennerseitig ab­ schließenden Brennkammerdeckels (10) ein als in den äußeren Zwischenraum (12) zwischen Brenneinsatz (3) und Brennkammer (2) führender Überströmkanal dienender Ringspalt (11) frei­ gelassen ist, wobei die Abstandhalter (7) zwischen Brenn­ einsatz (3) und Brennkammer (2) in diesem Zwischenraum (12) Strömungsleitkörper zur Aufteilung und/oder Verwir­ belung des Brenngasstromes bilden.

2. Ölfeuerungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rückwand (4) des Brenneinsatzes (3) eine torusähnliche Leitfläche (5) bildet, die in die sich zur offenen Stirnseite hin erweiternde kegelige Mantelinnen­ fläche (6) übergeht.

3. Ölfeuerungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Abstandhalter gegeneinander versetzt angeordnete prismatische Klötze (7) vorgesehen sind, die diagonal zur Anströmrichtung liegen.

4. Ölfeuerungsanlage nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abstandhalter (7a) zumindest im ausström­ seitigen Endbereich des Zwischenraumes (12) hohl ausgebildet und mit Kühlflüssigkeit beaufschlagbar sind.

5.Ölfeuerungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem die Brennkammer aufnehmenden Heizkessel od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß eine Art Rauchrohrkessel (15) vorgesehen ist, dessen Rauchrohre (19) sich achsparallel durch einen die Brennkammer (2) umgebenden Wassermantel (16) erstrecken und stirnseitig in Sammelkammern (17, 18) enden, in deren brennerabgewandte (17) auch die Brennkammer- Ausströmöffnung (14) mündet.

6. Ölfeuerungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die brennerabgewandte Sammelkammer (17) durch eine Trennwand (22) in eine Ein- und eine Auslaßkammer (17a, b) unterteilt ist, wobei die Ausströmöffnung (14) der Brennkammer (2) in die Einlaßkammer (17a) führt und an die Auslaßkammer (17b) eine Abzugsleitung (23) anschließt.

7. Ölfeuerungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abzugsleitung (23) über einen vorzugsweise temperaturgesteuerten Katalysator (24) führt.

8. Ölfeuerungsanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der liegend angeordnete Heizkessel (15) an beiden Stirnseiten als äußere Sammel­ kammerabschlüsse aufklappbare, wasserführende Deckel (20, 21) aufweist, wobei durch den einen (21) das Ölbrenner- Rohr (8) für die Brennkammer (2) hindurchragt und vom anderen (20) die Abzugsleitung (23) ausgeht.