DE8108341U1 - Vorrichtung zur verbesserung der verbrennung von heizoel - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verfahren und sine Vorrichtung zur Verbesserung der Verbrennung won Heizöl in Kleinverbrauchsanlagen und auf eine Heizungsanlage mit einsr solchen Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens unter Verwendung eines Zerstäubungsbrenner, wobei mittels einer Ölpumpe Heizöl aus einem Vorratstank angesaugt und über eine Druckleitung der Zerstäuberdüse des Zerstäubungsbrenners zugeführt uird und das geförderte überschüssige Heizöl über einen Rücklauf uieder zurückgeführt uird.

Zur Verbesserung der Verbrennung und damit zur Erhöhung des Wirkungsgrades υοη Zerstäubungsbrennern für den Haushalt ist es bekannt, am Brenner besondere Wischrohre vorzusehen, um eine blaubrennende Flamme zu erzielen. Hierbei treten jedoch Probleme bei der Flammenüberuachung auf..

Weiterhin ist es bekannt, nach dem Mischrohr eine Prallplatte vorzusehen, die sich während des Betriebs aufheizt und dadurch die auftrBffenden Heizölpartikel besser vergasen sollen. Auch eine solche Anordung hat sich bisher auf dem Markt nicht einführen können.

Mit der vorliegenden Erfindung soll u.a. die Aufgabe gelöst werden, mit sinfachen Mitteln und ohne Eingriff in diB bekannten Brenner oder Heizkessel den Verbrennungsvorgang wesentlich zu verbessern und damit den feuerungstechnischen Wirkungsgrad sines Qlzarstäubungsbrenners erheblich zu steigern.

Gelöst uird diese Aufgabe dadurch, daß das Heizöl aus dem Vorratstank in einen Zwischenspeicher gesaugt und/oder ge-

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pumpt uird, daß das Heizöl im ZischenspeichBr aufgeheizt und das aufgeheizte Heizöl über die Druckleitung zur Zerstäuberdüse geleitet uird. Hierdurch uird das Heizöl auf eine Temperatur erhitzt, die höher ist als die lagertemperatur des Heizöls im Vorratstank. Dadurch uird die Viskosität des Heizöls erniedrigt und damit eine bessere Zerstäubung bei gleichem oder sogar niedrigerem Öldruck erzielt. Die höhere Temperatur bedingt ueiterhin θϊπβ bessere), schnellere Vergasung des Heizöls. Messungen haben ergeben, daB dadurch der Heizölbedarf bis zu 30 % und mehr gesenkt uerden konnte.

Ueitere \/orteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend anhand der in der Zeichnung veranschaulichten AusführungsbeispislB beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Heizungsanlage mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung und

Fig. 2 zeigt eine als Injektor ausgebildete Zulaufleitung.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Heizöl-Vorratstank bezeichnet» Dessen uegführende Ölleitung 2 ist mit einer Zulaufarmatur 3 eines als Zuischenspeicher dienenden und zueckmäßig nach Art eines Wärmetauschers ausgebildeten Behälters 4 verbunden. Das Uort

Behälter ist hier im ueitesten Sinne auszulegen, da er auf jede mögliche Art ausgebildet sein kann, um eine Flüssigkeit aufzunehmen. Beispielsueise kann er aus einem Rohrabschnitt oder einem Rohrsystem oder einer oder mehreren Rohrschlangen, als zylindrischer oder Kugelbehälter oder dgl. bestehen. Der Behälter 4 ist mit einer Ablaufarmatur 5 für Heizöl versehen, die mit einer Saugleitung 6 einer Ölpumpe 7 eines Ölzerstäubungsbrenners 8 verbunden ist.

{ . Die Rücklaufleitung 9 der Ölpumpe 7 ist an eine dritte Ar

matur 1D für den Rücklauf des von der Ölpumpe 7 geförderten

aber nicht durch eins Druckleitung 11 durch dis Zerstäuberdüse 12 des Zerstäubungsbrenner 8 gedrückten Heizöls angeschlossen.

Im Behälter 4 ist ein zweiter "Behälter" für ein flüssiges Heizmedium vorgesehen, der im Beispiel die Form eines hohlen Durchflußkanals 13, nämlich die Form einer Rohrschlange oder eines Mäanders besitzt. Im Prinzip kann auch der Behälter 4 im "Behälter" 13 vorgesehen sein und letzterer den ersteren umgeben. Uesentlich ist, daß ein inniger Wärmeaustausch zwischen dem im Behälter 4 ( der ein erstes Uärmetauschsystem bildet) befindlichen Heizöl und d8m im~(ein zweites Uärmetauschsystem bildenden) zweiten "Behälter", nämlich hier den Durchflußkanal 13, befindlichen Heizmedium ein Wärmeaustausch möglich ist. Der Durchflußkanal 13 ist am Ende mit einer im Behälter 4 angeordneten Zuflußarmatur und einer Abflußarmatur 15 v/ersehen.

Der (^zerstäubungsbrenner 8 ist an sinem Uarmwasser-Heizkessel 16 befestigt, dessen Uarmwasser-Vorlauf 17 an die Zuflußarmatur 14 angeschlossen und über den Durchflußkanal 13 geleitet ist. Die Abflußarmatur 15 ist mit dem Worlaufeingang 18 eines Rücklaufmischers 19 , der in üblicher Weise an den Warmwasser-Rücklauf 20 des Heizkessels 16 und der Heizkörper 21 angeschlossen ist, verbunden und in dessen zu den Heizkörpern 21 führende Mischuasserleitung 22 ist eine WarrnuasserumwälzpumpB 23 eingebaut. Letztere kann z.B. durch βϊπβπ RaumtBmperatur-Regler 24 gesteuert sein.

Vorteilhaft kann anstelle des Durchflußkanals 13 bzw. des Heizsystems des Zwischenspeichers 4 eine außen oder innen, zweckmäßig nach Art eines Tauchsieders ausgebildete elektrische Heizung 25 vorgesehen sein. Diese ist vorteilhaft in Abhängigkeit von der Heizöltsrnperatur im Behälter 4 durch durch einen vorzugsweise einstellbaren TempBratur-SollwBrtschalter oder -Regleriüber dessen erstes Kontaktpaar 27

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ein- und ausschaltbar. Der Temperaturfühler 2B des Temperatur-Solluertschalteri bzw.- Reglers 26 ist an der Behälter-··: uand auüen angebracht oder ragt in den Behälter 4 hinein. Der Temperatur-Solluertschalter bzw.- Regler 26 besitzt vorteilhaft ein zweites Kontaktpaar 29, das im Stromkreis des Olzerstäubungsbrenners Θ, also z.B. der Stromzuführung zu einer Steuereinheit 3d des Ölzerstäubungsbrenners B liegt. Die elektrische Heizung 25 ist vorzugsweise zusätzlich zu einer Heizung durch flüssige Medien vorgesehen, also zusätzlich zum Durchflußkanal 13, und dient lediglich bsi Inbetriebsetzung der Heizungsanlage zur erstmaligen Aufheizung des Heizöls im Behälter 4, solange das Warmwasser noch nicht die erforderliche Wärmeenergie liefern kann, also zu kalt ist. In Ruhestsllung ist das erste Kontaktpaar 27 ge= schlossen und das Kontaktpaar 29 geöffnet.

Zweckmäßig ist der Zwischenspeicher bzw. Behälter 4 mit einer Wärmeisolierung 31, z.B. aus Glaswolle oder einem heizölbeständigsn Schaum-Kunststoff, umgeben. Letztere kamn beispielsweise aus geschäumtem Polystyrol oder Polyurethan oder aus einem geschäumten Polyäther, z.B. Polyäthylen, Polypropylen etc. bestehen.

Der erfindungsgemäße Zwischenspeicher 4 für das zu erhitzende Heizöl kann vorteilhaft am (^zerstäubungsbrenner 8 angebaut oder in diesen integriert sein, d.h. beispielsweise kann er einen Teil seines Gehäuses bilden.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung in einer Heizungsanlage gemäß der Erfindung ist folgende:

Das im Heizöl-Vorratstank 1 befindliche Heizöl 32 hat z.B. | im Winter je nach den herrschenden Außentemperaturen eine Lagertemperatur von höchstens + 10° C ( beim Test 7° C) und f kann bis zu erheblichen Minusgradan absinken. Hiedurch nimmt die J • Viskosität von leichtem Heizöl, wie es im Haushalt verwendet wirdj

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stark zu, zumal die Minsralölgesellschaften dem lBinhten |

Heizöl immer mehr schwerere Heizöle oder Paraffine zumi- 1

sehen, sodaß die Norm gerade noch eingehalten wird. Hierdurch |

uird auch die Vergasbarkeit des Heizöle immer schwieriger. j

Dies führt zuangslläufig zu schlechten feuerungstechnischen |

Wirkungsgraden. Dem Ölzerstäubungsbrenner 8 uird bisher |

dieses hochviskose Heizöl niedriger LagertempeEatur dfehalb |

dauernd zugeführt, ueil die Ölpumpe 7 infolge der Rückfüh- |

rung des überschüssigen, geförderten Heizöls sofort wieder |

zum Vorratsbehälter 1 einen dauernden Kreislauf des kalten |

Heizöls mit hoher Umpumpgeschuindigkeit verursacht. Durch i

die hohen Umlaufgeschuindigkeiten uird bisher das innerhalb ^ des Heizungsraums in den eruärm ifcen Leitungen stehende Heizöl nach kurzer Zeit durch das Kalte aus dem Vorratstank 1 ersetzt und die Leitungen stark abgekühlt.

Demgegenüber uird gemäß der Erfindung beim erstmaligen Einschalten des Ölzerstäubungsbrenners 8, falls keine elektrische Heizung 25 vorgesehen ist, das auf Heizungsraum-Temperatur befindliche Heizöl nunmehr aus dem Zwischenspeicher 4 angesaugt und über die Druckleitung 11 der Zerstäuberdüse 12 zugeführt und zerstäubt und anschließend im Mischrohr des Brenners8 und im Heizkessel 16 verbrannt. Dadurch uird das Wasser im Heizkessel eruärmt. Das Uarmuasser uird durch die Umuälzpumpe 23 durch den Durchflußkanal 13 gepumpt und dadurch das im Behälter 4 befindliche Heizöl ueiter eruärmt, bis schließlich die Vorlaufendtemperatur annähernd erreicht ist. Dadurch uird die Viskosität des Heizöls des Behälters 4 stark gesenkt und somit eine einuandfreie Vergasung erzielt.

Die schnelle Aufheizunng des Heizöls im Behälter 4 ist nur deshalb möglich, ueil gemäß der Erfindung der Rücklauf des geförderten überschüssigen Heizöls nicht uie üblich in den Vorratstank 1 zurückgepumpt uird sondern in den Zuischen» speicher mit kleinem Vorratsvolurnen von z.B. 0,5 bis 10 Li*

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ter, vorzugsweise von 1 bis 5 Liter Inhalt. Natürlich können auch größere Zwischenspeicher angewendet werden. Es wird daher immer nur die gleiche kleine Heizölmenge des Zwischenspeichers 4 mit der bekannt hohen Geschwindigkeit umgepumpt, für dessen Aufheizung nur einB sehr kleine Wärmemenge erforderlich ist. Diese wird bei Normalbetrieb der Heizungsanlage selbst entnommen und steht daher immer zur Verfügung, solange die Anlage in Betrieb ist.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß das zu verbrennende Heizöl auf eine praktisch konstante Temperatur aufgeheizt wird, da die Vorlauftemperatur durch den Mischer und den Kesselthermostaten praktisch konstant bleibt, d.h.■ maximal um ί 5 bis 10 % von der Uarmwasser-Solltemperatur
abweicht. Der bei diesen Bedingungen einmal optimal eingestellte Brenner 8 kann also praktisch immer unter diesen
günstigen Bedingungen arbeiten.

Ist eine elektrische Heizung 25 bzw. Zusatzheizung und der Temperaturregler 26 mit den beiden Kontaktpaaren 27 und 29 vorgesehen, so wird bei Inbetriebnahme aus dem kalten Zustand zunächst beim Einlegen des Heizungsschalters 33 die
elektrische Heizung 25 an Spannung gelegt. Diese heizt
das im Behälter 4 befindliche Heizöl auf, bis der Temperatur-Regler 26 das Kontaktpaar 29 schließt. Dies geschieht beispielsweise bei einer Temperatur zwischen 3(P und 90° C.
Damit läuft der (^zerstäubungsbrenner 8 an, die Ölpumpe 7
saugt erhitztes Heizöl an und die Verbrennung setzt ein.
gleichzeitig oder etwas später wird das Kpntaktpaar 27 geöffnet und damit die elektrische Heizung abgeschaltet. Die Heizungsanlage läuft dann weiter wie oben beschrieben.

Während des Betriebs des Ölzerstäubungsbrenners 8 wird im
Behälter 4 ein Unterdruck erzeugt, der der verbrannten ulmenge entspricht. Diese geringe Ölmenge wird durch den
Unterdruck aus dem Vorratstank 1 nachgesaugt, falls die
Saugleitung nicht zu lang ist oder der Tank zu tief liegt. In diesem Fall muß also der Behälter 4 den Unterdruck aus-

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halten können. Bei längerer Entfernung des Vorratstanks 1 oder wenn dieser zu tief liegt, kann es vorkommen, daß die Saugwirkung nj,cht ausreicht. In diesem Fall muß in der Zuleitung von Vorratstank 1 zum Behälter 4 eine Druckpumpe vorgesehen uerden und der Behälter 4 muß diesen Druck aushalten. Es empfiehlt sich daher einen Einheitsbehälter 4 herzustellen, der sowohl einen auftretenden Unterdruck als auch einen möglichen Überdruck aushält.

Um die Förderung von kaltem Heizöl aus dem Vorratstank 1 in ΐ den Behälter 4 zu verbessern, kann gemäß Fig. 2 die Rücklauf-

<■' leitung 9 innerhalb oder außerhalb des Behälters 4 spitz»

winklig in die Ölleitung 2 eingesetzt sein, sodaß sich ein

'? Injektor ergibt. Hierdurch erfolgt die Förderung zusätzlich

>; wie bei einer Wasserstrahlpumpe. Falls diese Anordnung

f außerhalb vorgesehen ist, braucht der Behälter 4 keinen dritten

Anschluß Io für den Rücklauf 9. Uie ersichtlich kann bei ,·: Anwendung der Erfindung die relativ lange Rücklaufleitung

λ _uon dar Ölpumpe 7 zum Vorratstank 1 entfallen.

^: Bei einer einfachen Versuchsanordnung wurden folgende Daten

gemessen:

J Test-Kessel Fabr. Frühling, 20.000 UE.

'^: Düsengröße Öldruck Öldurchsatz Öl-t° Einschalt- Ruhezeit

(bar) (l/h) ( ° C) dauer (min) (min)

ohne Erfindung

0,65 17 3,5 . 7 6-7 21-29

mit Erfindung
'. 0,5 9 2,2-2,3 35-65 6-7 21-30

Die Verbennung war in beiden Fällen rußfrei. Aus 3er Tabelle kann entnommen werden, daß bei Anwendung der Erfindung durch den niedrigeren notwendigen Öldruck und eine kleinere Zerstäuberdüse der Ölverbrauch um rund 1/3 gesenkt werden

konnte.

Bei einem Versuch mit höherer Heizöltemperatur bei gleicher Heizölsorte änderten sich die Uerte kaum noch. Durch die Erfindung ist es möglich, höherviskose Heizöle, also z.B. auch schweres Heizöl, im Haushalt, u, zwar auch in alten Anlagen , zu verbrennen. Gegebgnenfalls reicht zur Aufheizung auch der Uarmwasserrücklauf einer Uarmuasserheizanlage oder

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die Abwärme von anderen Energieverbrauchern aus, z.B. ϊ die Solarwärme, um die erforderliche Heizöltemperatur % im Behälter 4 zu erreichen. i£

In sehr warmen Heizungsräumen kann bereits die Raumtemperatur zur Temperierung des in diesem Raum untergebrachten Zwischenspeichers 4 ausreichen, sodaß keine besondere Aufheizung durch ein flüssiges Heizmedium notwendig ist. In diesem Fall ist natürlich keine Uärmeisolation 31 vorgesehen.

Es ist weiter hervorzuheben, daß durch Anwendung der <

Erfindung praktisch kein zusätzlicher Uartungsaufwand £

notwendig ist', da der Zwischenspeicher keinerlei Ver- %

schleißteile aufweist,sowie beim Betrieb keine Fremd- ■

energie braucht und wegen Isolierung keinen Uärrne- < verlust hat.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Zwischenspeicher 4 derart als Wärmetauscher ausgebildet sein, daß das eine Uärmstauschsystem (4) für die Zwischenspeicherung und den Durchfluß des Heizöls, als mit einer Ablaufarmatur 5 und, falls kein Injektor vorgesehen ist, mit einer Armatur 10 für den Ölrücklauf versehener Behälter und das andere Uärmetauschsystem z.B. aus Durchflußkanälen 13 für den Durchlaß von ·

I Uarm- oder Heißluft besteht. Eine derartige Heizölerwär- :j

mung ist zweckmäßig zur Uerwendung heißer Abgase, z.B. |

der Rauchgase oder Heißluft von Brennöfen etc. geeignet, %

oder von Heißluft, die vom [^zerstäubungsbrenner 8 er- I

zeugt wird. |

Eine weitere zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung be- |

i steht darin, daß, vorzugsweise wenn der Behälter 4 mit \

einer elektrischen Heizung 25 versehen ist, der Behälter \

4 neben dem Brenner 8 im LufterhitzergBhäuse sitzt und \

beim Betrieb der Anlage bzw. des Brenners 8 von der Ab- s

strahlwärme oder dem Luftstrom erwärmt wird. \

Karlheinz KIuQ KHK/Hs 181

Schubert Straße 4
8501 Wendelstein

Zusammenfassung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung der Verbrennung von Heizöl souie eine Vorrichtung dafür und Heizanlagen mit einer Vor -richtung zur Ausübung des Verfahrens unter Verwendung eines ÖlzBrstäubungsbrenners, wobei mittels einer Ölpumpe Heizöl aus einem Vorratstank angesaugt und über eine Druckleitung der Zerstäuberdüse des Glzerstäubungsbrenners zugeführt wird und das geförderte überschüssige Heizöl über einen Rücklauf wieder zurückgeführt wird. Zwecks Verbesserung des feuerungstechnischen Wirkungsgrades wird ein relativ/ kleiner Zwischenspeicher für das Heizöl vorgesehen, in dem das Heizöl vorgewärmt wird und dem das υοη der Ölpumpe geförderte überschüssige Heizöl wieder zugeführt wird.

Claims (14)

#■· «β·· · 4 Karlheinz Kluß ΚΗκ/Hs 181 Schubert Straße 4 G B1 oB 341.6 Β50Ί Wendelstein 12.12.1981 Vorrichtung zur Verbesserung der Verbrennung von Heizöl. SchutzansprüchB

1. Vorrichtung zur Verbesserung der Verbrennung von Heizöl mittels eines Zerstäubungsbrenners, wobei mittels einer Ölpumpe Heizöl aus einem Vorratstank angesaugt und über eine Druckleitung der Zerstäuberdüse des Brenners zugeführt wird und das geförderte überschüssige Heizöl über einen Rücklauf wieder zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem als Zwischenspeicher (4) dienenden, Unter- und/oder Überdruck aushaltenden Behälter (4) mit einer Zulauf- (3) und einer Ablaufarmatur (5) besteht, wobei im Behälter (4) zumindest ein hohler Durchflußkanal (13) mit je einer außen angebrachten oder von außen zugänglichen Zufluß- (14) und Abflußarmatur (15) eingebaut ist und gegebenenfalls entweder der Behälter (4) oder der Durchflußkanal bzw. die Durchflußkanäle (13) mit einer dritten Armatur (10) für den Ölrücklauf versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (4) mit einer elektrischen Heizung (25) versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Heizung (25) nach Art eines Tauchsieders ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Heizung außen am Behälter (4) angebracht ist.

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5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Behälter (4) ein Temperatursollwertschalter (Temperaturbegrenzer) oder ein Temperaturregler (26) angebracht ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, d§6 ein Temperatursolluertschalter (26) bzw. ein Temperaturregler (26) vorgesehen ist, der wenigstens ein Kontaktpaar (27) Für die elektrische Heizung (25) und wenigstens ein weiteres Kontaktpaar (29) für den Brennerstromkreis aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperatursollwertschalter (26) vorgesehen ist, dessen Soll- bzw. Regeltemperatur einstellbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußkanal (13) als Rohrschlange ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis B, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklauf (9) innerhalb oder außerhalb des Behälters (4) spitzwinklig in den Zulauf (2) mündet und mit diesem einen Injektor bildet.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Uärmeisolation (31) versehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Uärmeisolation (31') aus Glaswolle besteht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Uärmeisolation (31) aus einem heizölbeständigen Schaum-Kunststoff, insbesondere geschäumetem Polystyrol oder Polyurethan oder einsm Polyäther wie Polyäthylen, Polypropylen, besteht.

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13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie am Zerstäubungsbrenner (B)
angebracht ist.

14. Vorrichtung nach Binem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daB sie im Zerstäubungsbrenner integriert ist bzu. mit diesem eine bauliche Einheit bildet.

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