EP0617231B1 - Verfahren zum Betrieb eines Ölverdampfungsbrenners und Ölverdampfungsbrenner - Google Patents

Verfahren zum Betrieb eines Ölverdampfungsbrenners und Ölverdampfungsbrenner Download PDF

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EP0617231B1 EP94103983A EP94103983A EP0617231B1 EP 0617231 B1 EP0617231 B1 EP 0617231B1 EP 94103983 A EP94103983 A EP 94103983A EP 94103983 A EP94103983 A EP 94103983A EP 0617231 B1 EP0617231 B1 EP 0617231B1
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    • F23C2900/99006—Arrangements for starting combustion

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a Oil evaporation burner, under the pressure supply of combustion air and with the addition of recycled into the burner Exhaust gases of the injected liquid fuel in an outflow direction divergent swirl flow further resolved becomes.
  • the invention further relates to an oil vapor burner to carry out the procedure.
  • Such a method is known from EP-A-0 436 113 and also a suitable burner, which essentially consists of there is a housing on which the oil supply nozzle assembly is centered with this surrounding supply opening for the introduction of combustion air is arranged in a combustion chamber side in Housing arranged swirl pot diverging in the outflow direction is directed, on which exhaust gas intake ducts are arranged, those directed tangentially into the swirl pot Injectors for the introduction of recirculated exhaust gases into the Open the swirl pot.
  • the associated Burners can also reduce the pollutant emissions values during combustion liquid fuels can be minimized. It has however, in the practical implementation of the method shown that in the start-up phase of the burner, if no operating temperatures yet prevail in the combustion chamber and on the burner, this often goes out after ignition and only difficult to bring to permanent operation.
  • the invention is accordingly based on the object at the outset mentioned method and the associated burner improve that the starting difficulties mentioned no longer occur.
  • This object is achieved with respect to the method in that the return and introduction of the exhaust gases into the burner first after passing through the burner start-up phase and thereby Return of exhaust gases during the start-up phase by pneumatic generated barrier curtains from air is prevented.
  • a regulation or throttling of recirculated exhaust gas quantities is admittedly known from DE-A-24 61 078, but this is only about an influence on the flame temperature for the purpose of NOX reduction and not about the problem of maintaining the Burning process during the start-up phase, and on the other hand here the throttling of the returned and even more or less hot exhaust gases directly through a sleeve-like, mechanically operated slide causes.
  • the ones to be returned Exhaust gases are only from Flue gas extraction from the boiler is removed and outside the boiler through a return line to the burner.
  • the burner consists of a housing 1 on which the Oil supply line 2 is arranged with the nozzle D.
  • the air for the combustion of the atomized by the nozzle D, ie quasi-evaporated oil is supplied through the opening 2 'in which coaxially extends the oil supply 2.
  • the nozzle D is directed into a conical funnel 3 which is open at the top and bottom and has two regions in the form of injectors 5, ie these injectors 5 are arranged in the wall 3 ′ of the funnel 3.
  • the entire part A of the burner protrudes into the combustion chamber K (see FIG. 3) of the boiler HK, which is only indicated.
  • the funnel 3 is located in a shaft 4 of the housing 1 which is open on two sides. This shaft 4 is delimited by two air supply chambers 6, the inner walls 7 of which are aligned with the exhaust gas inflow openings 5 'of the two injectors 5 Air outflow openings 8 are provided.
  • Correspondingly inclined tubes 9 are arranged on the two injectors 5 and are connected to the bottom 10 of the shaft 4 which (see FIG.
  • the air flowing out of the air outflow openings 8 at high speed and flowing into the exhaust gas inflow openings 5 'of the injectors 5 creates a negative pressure at the exhaust gas inflow openings 5', through which a part of the gases formed in the combustion chamber K into the shaft 4 of the burner and thus into the injectors 5 are sucked in, ie a mixture of air and exhaust gas flows from the injectors 5 into the funnel 3 and there forms a swirl flow surrounding the oil mist formed and burning by the nozzle D, which mixes with the flame and reduces the flame temperature. This applies to continuous operation.
  • injectors 5 as shown at the top left in FIG. 2, are open on both sides, so are on both sides of the injector 5 tubes 9 arranged. If the injectors 5, however, how shown below right, are only open on one side, which also is possible, only one tube 9 is arranged.
  • the duration of the burner start-up phase predetermined period then switches the timer 18 of the fan 16 from. If a thermal sensor 19 is provided, this is caused by the thermal sensor 19 when there are normal operating temperatures in the combustion chamber K and on the burner to have.
  • the air supply line 13 (see also Fig. 3) provided with a valve 20 which during the start-up phase of the burner is open, so that by this air supply line 13 air into the air chamber 11 and so that can get into the tube 9.
  • a valve 20 which changes outside Temperature ranges of the burner is also appropriate Fig. 4 with a timer 18 or a thermal sensor 19 connected and is at the end of these elements Start-up phase closed.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Ölverdampfungsbrenners, bei dem unter Druckzufuhr von Verbrennungsluft und unter Beimischung von in den Brenner rückgeführt er Abgase der eingedüste flüssige Brennstoff in einer in Ausströmrichtung divergierenden Drallströmung weiter aufgelöst wird. Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Ölverdampfungsbrenner zur Durchführung des Verfahrens.
Ein solches Verfahren ist nach der EP-A-0 436 113 bekannt und ebenso ein dafür geeigneter Brenner, der im wesentlichen aus einem Gehäuse besteht, an dem zentrisch der Ölzufuhrdüsenstock mit diesen umgebender Zufuhröffnung zur Einleitung von Verbrennungsluft angeordnet ist, der in einen brennkammerseitig im Gehäuse angeordneten, in Ausströmrichtung divergierenden Dralltopf gerichtet ist, an dem Abgaseinsaugkanäle angeordnet sind, die in den Bereich tangential in den Dralltopf gerichteter Injektoren für die Einleitung rückgeführter Abgase in den Dralltopf einmünden. Mit diesem Verfahren und dem zugehörigen Brenner können die Schadstoff-Emissionswerte auch bei der Verbrennung flüssiger Brennstoffe minimiert werden. Es hat sich jedoch bei der praktischen Umsetzung des Verfahrens gezeigt, daß in der Anlaufphase des Brenners, wenn also noch keine Betriebstemperaturen in der Brennkammer und am Brenner herrschen, dieser nach erfolgter Zündung häufig wieder ausgeht und nur unter Schwierigkeiten zum Permanentbetrieb zu bringen ist.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren und den zugehörigen Brenner dahingehend zu verbessern, daß die erwähnten Anlaufschwierigkeiten nicht mehr auftreten.
Diese Aufgabe ist bezüglich des Verfahrens dadurch gelöst, daß die Rückführung und Einleitung der Abgase in den Brenner erst nach Durchfahren der Brenneranlaufphase bewirkt und dabei die Zufuhr rückgeführter Abgase während der Anlaufphase durch pneumatisch erzeugte Sperrvorhänge aus Luft unterbunden wird.
Wie sich gezeigt hat, gelingt es auf diese einfache Weise nach Zündung des zerstäubten bzw. quasi verdampften Brennstoffes, was am brennerkammerseitigen Ende des Dralltopfes erfolgt, das Brennen während der Anlaufphase aufrechtzuerhalten und den Brenner ohne Unterbrechung in Betrieb zu halten und in die normale Betriebsphase bei sich dann eingestellten, weitgehend konstanten Betriebstemperaturen in der Brennkammer und am Brenner überzuleiten.
Die Unterbindung der Abgasrückführung während der Anlaufphase erfolgt mit "betätigbaren Mitteln", worunter zu verstehen ist, daß ab Zündung des Brenners mit diesen Mitteln die Abgaszufuhr bis zum Erreichen normaler Betriebstemperaturen unterbunden bleibt, dann aber sensor- oder ggf. auch zeitgesteuert die Mittel betätigt bzw. geöffnet werden, um die Abgaszufuhr für die ganze Dauer der normalen Betriebsphase aufrechtzuerhalten. Dies erfolgt nun nicht etwa mit störanfälligen, mechanisch betätigbaren Schiebern oder Klappen an bzw. in den Kanälen für die Abgasrückführung, sondern erfindungsgemäß mit einer Ausbildung des Ölverdampfungsbrenners dahingehend, daß an den Injektoren ein Luftzufuhrkanal, zum Beispiel ein Röhrchen mit quer in eine von der Wand des Injektors und der Wand der Luftzufuhrkammer begrenzte Abgaszuströmöffnung gerichteten Öffnungen angeordnet und der Luftzufuhrkanal mit Mitteln zur gesteuerten Unterbrechung der Luftzufuhr am Ende der Anlaufphase des Brenners versehen sind.
Dadurch wird dem unter der Injektorwirkung einströmenden, aus der Brennkammer rückgeführten Abgasstrom gewissermaßen ein Sperrvorhang aus Frischluft quer in den Weg gestellt, der die Abgaseinleitung weitestgehend unterbindet und zudem in der Anlaufphase für zusätzliche Frischluftzufuhr sorgt. Für die Frischluftzufuhr zur Ausbildung des Sperrvorhanges kann außerhalb, d.h. vor dem Brenner, ein kleines, bedarfsgesteuertes, also ein ein- und ausschaltbares Gebläse vorgesehen werden. Es ist aber auch möglich, vom Druckkanal des Brennergebläses zu öffnende und zu schließende Leitungen zur Ausbildung der Sperrvorhänge abzuzweigen und zu den Frischluftkanälen zu führen, .wobei sich die Stellmittel zum Öffnen und Schließen vor dem eigentlichen Brenner befinden, also keinen hohen Temperaturen ausgesetzt sind.
Entscheidend dafür, daß ein Ölverdampfungsbrenner der genannten Art überhaupt auch für Heizkessel mit Abgasrückführung erfolgreich genutzt werden kann, die nicht nur im Dauerbetrieb laufen, sondern entsprechend geregelt nach Bedarf mehr oder weniger oft ein- und ausgeschaltet werden, um Brennstoff zu sparen, ist also zum einen die Unterbindung der Abgasrückführung während der jeweiligen Anlaufphasen, und zum anderen, daß diese Unterbindung der Abgasrückführung nicht mit mechanischen Mitteln, sondern auf pneumatische Weise mittels der Sperrvorhänge aus Frischluft erfolgt, deren Regelung, d.h. deren An- und Abschaltung, außerhalb temperaturkritischer Zonen durchaus mit mechanischen Mitteln erfolgen kann.
Eine Regelung bzw. Drosselung rückgeführter Abgasmengen ist zwar nach der DE-A-24 61 078 bekannt, hierbei geht es aber nur um eine Einflußnahme auf die Flammtemperatur zwecks NOX-Reduzierung und nicht um das Problem der Aufrechterhaltung des Brennvorganges während der Anlaufphase, und zum anderen wird hierbei die Drosselung der rückgeführten und noch mehr oder weniger heißen Abgase unmittelbar durch einen hülsenartigen, mechanisch zu betätigenden Schieber bewirkt. Die zurückzuführenden Abgase werden hierbei im übrigen erst vom Rauchgasabzug des Heizkessels abgezogen und außerhalb des Kessels durch eine Rückführleitung zum Brenner geleitet.
Das erfindungsgemäße Verfahren und der Ölverdampfungsbrenner werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1
perspektivisch den Ölverdampfungsbrenner;
Fig. 2
einen Schnitt durch den Brenner längs Schnittebene II-II in Fig. 1;
Fig. 3
schematisiert einen Schnitt durch den Brenner längs Linie III-III in Fig. 2;
Fig. 4
schematisch und im Schnitt eine Ausführungsform des Brenners mit der Luftführung für die Erzeugung der Sperrvorhänge und
Fig. 5
entsprechend Fig. 4 eine weitere Ausführungsform.
Der Brenner besteht aus einem Gehäuse 1, an dem zentrisch die Ölzufuhrleitung 2 mit der Düse D angeordnet ist. Die Luft für die Verbrennung des durch die Düse D fein vernebelten, also quasi verdampften Öls wird durch die Öffnung 2' zugeführt, in der sich koaxial die Ölzufuhr 2 erstreckt.
Die Düse D ist in einen oben und unten offenen konischen Trichter 3 gerichtet, der zwei in Form von Injektoren 5 ausgebildete Bereiche aufweist, d.h., diese Injektoren 5 sind in der Wand 3' des Trichters 3 angeordnet. Der ganze Teil A des Brenners ragt dabei in die Brennkammer K (siehe Fig. 3) des nur angedeuteten Heizkessels HK ein. Der Trichter 3 befindet sich, wie deutlich aus Fig.1 ersichtlich, in einem nach zwei Seiten offenen Schacht 4 des Gehäuses 1. Dieser Schacht 4 ist von zwei Luftzufuhrkammern 6 begrenzt, deren Innenwände 7 fluchtend zu den Abgaszuströmöffnungen 5' der beiden Injektoren 5 mit Luftausströmöffnungen 8 versehen sind. An den beiden Injektoren 5 sind entsprechend schräggestellte Röhrchen 9 angeordnet, die an den Boden 10 des Schachtes 4 angeschlossen sind, der (siehe Fig. 3) in Form einer Luftkammer 11 ausgebildet ist, die einen kleinen Durchgriffskanal 12 für die Ölzufuhrleitung 2 aufweist. An diese Luftkammer 11 ist eine Luftzufuhrleitung 13 angeschlossen, durch die, was noch näher erläutert wird, Luft für die Ausbildung der Sperrvorhänge 15 an den Injektoren 5 während der Anlaufphase des Brenners zugeleitet wird.
Die aus den Luftausströmöffnungen 8 mit hoher Geschwindigkeit ausströmende und in die Abgaszuströmöffnungen 5' der Injektoren 5 einströmende Luft läßt an den Abgaszuströmöffnungen 5' einen Unterdruck entstehen, durch den ein Teil der in der Brennkammer K entstehenden Gase in den Schacht 4 des Brenners und damit in die Injektoren 5 eingesaugt wird, d.h. aus den Injektoren 5 strömt ein Gemisch aus Luft und Abgas in den Trichter 3 ein und bildet dort eine den von der Düse D gebildeten und brennenden Ölnebel umgebende Drallströmung, die sich mit der Flamme vermischt und die Flammentemperatur reduziert. Dies gilt für den Dauerbetrieb.
Während der Anlaufphase des Brenners, d.h. bis sich in der Brennkammer K und am Brenner selbst normale Betriebstemperaturen eingestellt haben, wird durch die Luftzufuhrleitung 13 Luft unter Druck der Luftkammer 11 zugeführt, die durch die Luftkammer 11 in die Röhrchen 9 gelangen und aus deren Öffnungen 14 in die Injektoren 5 ausströmt und dort die Sperrvorhänge 15 bildet, die punktiert in Fig. 2 angedeutet sind. Durch diese Sperrvorhänge 15 wird aber weitestgehend die Zufuhr von Abgas unterbunden und damit das Brennen der Flamme während der Anlaufphase sichergestellt.
Wenn die Injektoren 5, wie in Fig. 2 links oben dargestellt, beidseitig offen sind, so sind auf beiden Seiten des Injektors 5 Röhrchen 9 angeordnet. Wenn die Injektoren 5 jedoch, wie rechts unten dargestellt, nur einseitig offen sind, was auch möglich ist, so ist nur ein Röhrchen 9 angeordnet.
Was nun die gesteuerte Luftzufuhr zu den Röhrchen 9 betrifft, wird hierzu auf die Fig. 4 und 5 verwiesen, die stark schematisiert den Brenner mit den Steuerelementen darstellen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist für die Luftzufuhr ein kleines, separates, aber ausreichend druckstarkes Gebläse 16 vorgesehen, das bei Einschaltung des Brenners und des Brennergebläses 17 mit eingeschaltet wird. Der Antrieb 16' dieses Gebläses 16 ist entweder mit einer Zeitschaltuhr 18 oder mit einem in der Brennkammer K angeordneten Thermosensor 19 verbunden.
Nach einer der Dauer der Anlaufphase des Brenners entsprechend vorgegebenen Periode schaltet dann die Zeitschaltuhr 18 des Gebläses 16 ab. Sofern ein Thermosensor 19 vorgesehen ist, wird dies durch den Thermosensor 19 bewirkt, wenn sich normale Betriebstemperaturen in der Brennkammer K und am Brenner eingestellt haben.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 wird die Luftzufuhrleitung 13 (siehe auch Fig. 3) mit einem Ventil 20 versehen, das während der Anlaufphase des Brenners geöffnet ist, so daß durch diese Luftzufuhrleitung 13 Luft auch in die Luftkammer 11 und damit in die Röhrchen 9 gelangen kann. Dieses mit einem Stellantrieb 20' versehene Ventil 20, das sich außerhalb wechselnder Temperaturbereiche des Brenners befindet, ist ebenfalls entsprechend Fig. 4 mit einer Zeitschaltuhr 18 oder einem Thermosensor 19 verbunden und wird von diesen Elementen am Ende der Anlaufphase geschlossen.
Bezugszeichenliste:
1
Gehäuse
2
Ölzufuhrleitung
2'
Öffnung
3
konischer Trichter
4
Schacht
5
Injektor
5'
Einströmöffnung
6
Luftkammer
7
Innenwände
8
Luftaustrittsöffnungen
9
Röhrchen
10
Boden
11
Luftkammer
12
Durchgriffskanal
13
Luftzufuhrleitung
14
Öffnungen
15
Sperrvorhang
16
Gebläse
16'
Antrieb
17
Brennergebläse
18
Zeitschaltuhr
19
Thermosensor
20
Ventil
20'
Stellantrieb
D
Düse
K
Brennkammer

Claims (8)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Ölverdampfungsbrenners, bei dem unter Druckzufuhr von Verbrennungsluft und unter Beimischung von in den Brenner rückgeführter Abgase der eingedüste flüssige Brennstoff in einer in Ausströmrichtung divergierenden Drallströmung weiter aufgelöst wird,
    dadurch gekennzeichnet,
       daß die Rückführung und Einleitung der Abgase in die Drallströmung erst nach Durchfahren der Brenneranlaufphase bewirkt und dabei die Zufuhr der rückgeführten Abgase während der Anlaufphase durch pneumatisch erzeugte Sperrvorhänge aus Luft unterbunden wird.
  2. Ölverdampfungsbrenner zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Gehäuse (1) mit einem Trichter (3) zur Ausbildung einer Drallströmung, wobei am Trichter (3) Injektoren (5) für die Einleitung der Verbrennungsluft und die Ansaugung von Abgasen aus der Brennkammer (K) angeordnet und eine Ölzufuhrleitung (2) mit Düse (D) in den Trichter (3) gerichtet ist und wobei ferner vor den Injektoren (5) eine Luftzufuhrkammer (6) mit in die Injektoren (5) gerichteten Luftausströmöffnungen (8) angeordnet sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an den Injektoren (5) ein Luftzufuhrkanal, zum Beispiel ein Röhrchen (9) mit quer in eine von der Wand (3) des Injektors (5) und der Wand (7) der Luftzufuhrkammer (6) begrenzte Abgaszuströmöffnung (5') gerichteten Öffnungen (14) angeordnet und der Luftzufuhrkanal mit Mitteln zur gesteuerten Unterbrechung der Luftzufuhr am Ende der Anlaufphase des Brenners versehen ist.
  3. Ölverdampfungsbrenner nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß am Trichter (3) sich diagonal gegenüberstehend zwei Injektoren (5) mit jeweils mindestens einem Röhrchen (9) angeordnet sind und jedem Injektor (5) eine Luftzufuhrkammer (6) mit Luftausströmöffnungen (8) zugeordnet ist, welche Luftkammern (6) einen nach zwei Seiten offenen Schacht (4) im Gehäuse (1) begrenzen.
  4. Ölverdampfungsbrenner nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Injektoren (5) nach beiden Seiten zum Schacht (4) hin offen sind und beidseitig an jeder Abgaszuströmöffnung (5') der Injektoren (5) je ein Röhrchen (9) angeordnet ist.
  5. Ölverdampfungsbrenner nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Injektoren (5) nach einer Seite zum Schacht (4) hin offen sind und an den Abgaszuströmöffnungen der Injektoren (5) ein Röhrchen (9) angeordnet ist.
  6. Ölverdampfungsbrenner nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Röhrchen (9) an einer den Boden (10) des Schachtes (4) bildenden Luftzufuhrkammer (6) angeschlossen sind, an welche Luftzufuhrkammer (6) eine Luftzufuhrleitung (13) angeschlossen ist und welche Luftzufuhrkammer (6) mit einem zentrischen Durchgriffskanal (12) für die Ölzufuhrleitung (2) versehen ist.
  7. Ölverdampfungsbrenner nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Luftzufuhrleitung (13) für das mindestens eine Röhrchen (9) mit einem separaten Gebläse (16) versehen ist, dessen Antrieb (16') mit einer Zeitschaltuhr (18) oder einem Thermosensor (19) in Schaltverbindung steht.
  8. Ölverdampfungsbrenner nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Luftzufuhrleitung (13) für das mindestens eine Röhrchen (9) mit dem Brennergebläse (17) für die Verbrennungsluftzufuhr des Brenners in Verbindung steht und die Luftzufuhrleitung (13) mit einem Ventil (20) versehen ist, dessen Stellantrieb (20') mit einer Zeitschaltuhr (18) oder einem Thermosensor (19) in Schaltverbindung steht.
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