DE3939943A1 - Brenner und verfahren zum betreiben eines geblaeseunterstuetzten vormischbrenners - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines ge­ bläseunterstützten Vormischbrenners, bei dem ein Sauerstoff­ trägergas und ein Brennstoff zur Bildung eines Gemisches zu­ sammengeführt werden und das Gemisch einem Flammenhalter zuge­ leitet und dort verbrannt wird, wobei beim Abschalten des Brenners die Brennstoffzufuhr abgesperrt wird. Ferner betrifft die Erfindung einen entsprechenden Brenner.

Ein derartiges Verfahren eignet sich vorzüglich zur schad­ stoffarmen Verbrennung insbesondere von Erdgas. Dabei wird mit hohem Sauerstoffüberschuß gearbeitet. Ein bevorzugtes Anwen­ dungsgebiet liegt in der CO₂-Düngung von Gewächshäusern.

Beim Abschalten des Brenners läuft das Gebläse noch eine Zeit­ lang weiter, nachdem die Brennstoffzufuhr bereits abgesperrt worden ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der im System befindliche Restbrennstoff vollständig durch den Bren­ ner hindurchgefördert wird.

Es hat sich nun herausgestellt, daß beim Abschaltvorgang höhe­ re Konzentrationen von Zwischenprodukten auftreten, wobei vor allen Dingen Äthylen als Pflanzenschadstoff insbesondere dann nachteilig ist, wenn Gewächshäuser mit CO₂ gedüngt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Entstehung von Zwischenprodukten insbesondere während des Abschaltens des Brenners möglichst weitgehend zu unterbinden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß dem Flammenhalter ein Zusatzbrenn­ stoff direkt zugeführt wird und daß die Zusatzbrennstoffzufuhr eine bestimmte Zeitspanne nach dem Absperren der Brennstoffzu­ fuhr abgesperrt wird.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Entste­ hung der schädlichen Zwischenprodukte, insbesondere des Äthy­ len, darauf zurückzuführen ist, daß nach dem Absperren der Brennstoffzufuhr das zum Flammenhalter gelangende Gemisch zunehmend magerer wird, während das Sauerstoffträgergas den Restbrennstoff aus dem System dem Flammenhalter zuleitet. Während der Endphase kommt es zu einer unvollständigen Ver­ brennung und schließlich zum Erlöschen der Flamme, bevor die Brennstoffreste vollständig ausreagiert sind.

Hier schafft die Erfindung Abhilfe, indem nämlich der Zusatz­ brennstoff den Brenner nach dem Absperren des Brennstoffs als Mündungsmischer arbeiten läßt, und zwar so lange, bis der Rest­ brennstoff den Flammenhalter passiert hat und dort ausreagiert ist. Das Absperren des Zusatzbrennstoffs bereitet dann keine Schwierigkeiten mehr, da nämlich kein Restzusatzbrennstoff in das Sauerstoffträgergas hineingelangt.

Es wurde gefunden, daß sich mit der äußerst einfachen erfin­ dungsgemäßen Maßnahme eine Entstehung schädlicher Zwischenpro­ dukte praktisch vollständig unterbinden läßt.

Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, den Zusatzbrennstoff während der gesamten Betriebsdauer des Brenners zuzuführen. Die dabei erzeugte Stützflamme erhöht die Flammenstabilität. Alternativ kann es vorteilhaft sein, wenn mit der Zusatzbrenn­ stoffzufuhr kurz vor dem Absperren der Brennstoffzufuhr begon­ nen wird. Die Zusatzbrennstoffzufuhr beschränkt sich dann auf denjenigen Zeitraum, in dem der Zusatzbrennstoff tatsächlich benötigt wird, wobei sich eine Arbeitsweise mit großflächiger Flamme als günstig erwiesen hat.

Die Erfindung bietet ferner die Möglichkeit, auch den Ein­ schaltvorgang entsprechend zu steuern und zwar in umgekehrter Reihenfolge, wobei der Brenner erst als Mündungsmischer und sodann als Vormischbrenner arbeitet. Hierzu ist das erfin­ dungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß beim Ein­ schalten des Brenners mit der Zusatzbrennstoffzufuhr eine bestimmte Zeitspanne vor Beginn der Brennstoffzufuhr begonnen wird. Auf diese Weise läßt sich sicherstellen, daß auch beim Einschalten des Brenners keine schädlichen Zwischenprodukte durch unvollständige Verbrennung entstehen können.

In jedem Fall sollte dafür gesorgt werden, daß durch die Zu­ fuhr des Zusatzbrennstoffs die maximale Belastung des Brenners nicht überschritten wird. Dementsprechend ist es erfindungsge­ mäß vorteilhaft, daß die Zusatzbrennstoffzufuhr synchron mit dem Absperren der Brennstoffzufuhr gesteigert bzw. mit deren Öffnen vermindert wird. Die Synchronisation kann vorzugsweise so eingestellt werden, daß die Summe aus Brennstoff und Zu­ satzbrennstoff konstant bleibt und beispielsweise der Nennbe­ lastung des Brenners entspricht. Beginn und Ende der Brenn­ stoffzufuhr können ebenfalls durch die Synchronisation be­ stimmt werden.

Als Zusatzbrennstoff kommen flüssige, dampfförmige, gasförmige oder auch staubförmige Materialien in Frage. Gleiches gilt für die Wahl des Brennstoffes, wobei Zusatzbrennstoff und Brenn­ stoff ohne weiteres aus unterschiedlichen Materialien bestehen können. Bevorzugt jedoch wird der Zusatzbrennstoff vom Brenn­ stoff abgezweigt.

Die Erfindung schafft ferner einen Brenner mit einem Flammen­ halter und einem vorgeschalteten Mischer, der an ein Gebläse, welches ein Sauerstoffträgergas fördert, und an eine Brenn­ stoffleitung angeschlossen ist, die eine erste Absperrarmatur aufweist, wobei dieser Brenner gekennzeichnet ist durch eine am Flammenhalter mündende Zusatzbrennstoffleitung, in der eine zweite Absperrarmatur angeordnet ist. Die Absperrarmaturen werden so betätigt, daß beim Abschalten erst die Brennstoffzu­ fuhr und sodann die Zusatzbrennstoffzufuhr abgesperrt werden, während beim Einschaltvorgang die Zusatzbrennstoffzufuhr der Brennstoffzufuhr voreilt. Beides geschieht bei laufendem Ge­ bläse. Während des normalen Brennerbetriebes kann die Zusatz­ brennstoffzufuhr abgesperrt sein.

Vorteilhafterweise zweigt die Zusatzbrennstoffleitung stromauf der Absperrarmaturen von der Brennstoffleitung ab. Es wird also mit ein und demselben Brennmaterial gearbeitet.

Der Brenner nach der Erfindung ist ferner gekennzeichnet durch eine Zeitsteuereinrichtung zum Betätigen der Absperrarmaturen und vorzugsweise auch des Gebläses. Die Zeitsteuereinrichtung erhält die Befehle zum Ein- und Abschalten des Brenners, woraufhin das Gebläse und die beiden Absperrarmaturen in der jeweils vorgegebenen Reihenfolge geschaltet werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausfüh­ rungsbeispiele im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungs­ gemäßen Brenners;

Fig. 2 in gleicher Darstellung eine abgewandelte Aus­ führungsform.

Nach Fig. 1 ist ein Brenner 1 mit einem Flammenhalter 2 vorge­ sehen, dem ein Mischer 3 vorgeschaltet ist. Letzterer ist an ein Gebläse 4 für ein Sauerstoffträgergas sowie an eine Brenn­ stoffleitung 5 angeschlossen, die eine erste Absperrarmatur 6 enthält.

Ferner ist eine Zusatzbrennstoffleitung 7 vorgesehen, die direkt am Flammenhalter 2 mündet und eine zweite Absperrarma­ tur 8 enthält. Die Brennstoffleitung 5 und die Zusatzbrenn­ stoffleitung 7 laufen stromab der Absperrarmaturen 6 und 8 zusammen, so daß sie also dasselbe Brennmaterial fördern.

Das Gebläse 4 und die beiden Absperrarmaturen 6 und 8 sind an eine Zeitsteuereinrichtung 9 angeschlossen, die den Betrieb des Brenners 1 folgendermaßen zu steuern vermag.

Beim Abschalten des Brenners wird zuerst die Absperrarmatur 8 in der Zusatzbrennstoffleitung 7 geöffnet, so daß also Zusatz­ brennstoff zum Flammenhalter 2 gelangen und dort gezündet werden kann. Sodann wird die Absperrarmatur 6 in der Brenn­ stoffleitung 5 geschlossen. Der Mischer 3 erhält keinen weite­ ren Brennstoff, so daß das Gebläse 4 zusammen mit dem Sauer­ stoffträgergas den Restbrennstoff aus dem System zum Flammen­ halter 2 fördert. Das Gemisch wird zunehmend magerer, reagiert aber dennoch aus, weil es am Flammenhalter 2 durch die dort anstehende Flamme des Zusatzbrennstoffs ständig nachgezündet wird. Schädliche Zwischenprodukte, wie insbesondere Äthylen, können also nicht entstehen. Nach einer vorbestimmten Zeit­ spanne, die vom den jeweiligen Randbedingungen, insbesondere von den Abmessungen und Durchsatzverhältnissen des Systems abhängt, werden die Absperrarmatur 8 in der Zusatzbrennstoff­ leitung 7 und das Gebläse 4 abgeschaltet.

Der Einschaltvorgang des Bremners 1 spielt sich umgekehrt ab. Zuerst werden die Absperrarmatur 8 in der Zusatzbrennstofflei­ tung 7 und das Gebläse 4 eingeschaltet, woraufhin am Flammen­ halter die vom Zusatzbrennstoff versorgte Flamme ansteht. Der Brenner arbeitet unter diesen Bedingungen als reiner Mündungs­ mischer. Sodann wird die Absperrarmatur 6 in der Brennstoff­ leitung 5 geöffnet. Nun entsteht im Mischer 3 das gewünschte Gemisch, welches dem Flammenhalter 2 zugeführt und dort gezün­ det wird. Nach Stabilisierung der Vormisch-Arbeitsweise des Brenners kann die Absperrarmatur 8 in der Zusatzbrennstofflei­ tung 7 wieder geschlossen werden.

Die Vorrichtung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß die Zusatzbrennstofflei­ tung 7 mit einem Flüssigbrennstoff versorgt wird, während durch die Brennstoffleitung ein andersartiges Brennmaterial, beispielsweise ein gasförmiger Brennstoff strömt. Im übrigen wird der Mischer 3 durch eine zusätzliche Leitung 10 mit Abgas beaufschlagt.

Im Rahmen der Erfindung sind durchaus Abwandlungsmöglichkeiten der beschriebenen Ausführungsbeispiele gegeben. So kann auch bei der Vorrichtung nach Fig. 1 Abgas in den Mischer 3 einge­ leitet werden. Ferner kann die Vorrichtung nach Fig. 2 als Zusatzbrennstoff ebenfalls ein gasförmiges Brennmaterial ver­ arbeiten, wobei dieses aus einer gesonderten Quelle oder aber auch aus derselben Quelle wie der durch die Brennstoffleitung 5 geförderte Brennstoff stammen kann.

Als erfindungswesentlich offenbart gelten auch solche Kombina­ tionen der beanspruchten Merkmale, die von der beiliegenden Anspruchsfassung abweichen.

Claims (8)

1. Verfahren zum Betreiben eines gebläseunterstützten Vor­ mischbrenners, bei dem ein Sauerstoffträgergas und ein Brenn­ stoff zur Bildung eines Gemisches zusammengeführt werden und das Gemisch einem Flammenhalter zugeleitet und dort verbrannt wird, wobei beim Abschalten des Brenners die Brennstoffzufuhr abgesperrt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Flammemhalter ein Zusatzbrennstoff direkt zugeführt wird und daß die Zusatzbrennstoffzufuhr eine bestimmte Zeit­ spanne nach dem Absperren der Brennstoffzufuhr abgesperrt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Zusatzbrennstoffzufuhr kurz vor dem Absperren der Brennstoffzufuhr begonnen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einschalten des Brenners mit der Zusatzbrennstoffzu­ fuhr eine bestimmte Zeitspanne vor dem Öffnen der Brennstoff­ zufuhr begonnen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zusatzbrennstoffzufuhr synchron mit dem Absperren der Brennstoffzufuhr gesteigert bzw. mit deren Öff­ nen vermindert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Zusatzbrennstoff vom Brennstoff abge­ zweigt wird.

6. Brenner (1) mit einem Flammenhalter (2) und einem vorge­ schalteten Mischer (3), der an ein Gebläse (4), welches ein Sauerstoffträgergas fördert, und an eine Brennstoffleitung (5) angeschlossen ist, die eine erste Absperrarmatur (6) aufweist, gekennzeichnet durch eine am Flammenhalter (2) mündende Zu­ satzbrennstoffleitung (7), in der eine zweite Absperrarmatur (8) angeordnet ist.

7. Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzbrennstoffleitung (7) stromauf der Absperrarmaturen (6, 8) von der Brennstoffleitung (5) abzweigt.

8. Brenner nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine Zeitsteuereinrichtung (9) zum Betätigen der Absperrarmaturen (6, 8).