EP2108092A1 - Method for burning liquid fuels - Google Patents

Method for burning liquid fuels

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Publication number
EP2108092A1
EP2108092A1 EP07845310A EP07845310A EP2108092A1 EP 2108092 A1 EP2108092 A1 EP 2108092A1 EP 07845310 A EP07845310 A EP 07845310A EP 07845310 A EP07845310 A EP 07845310A EP 2108092 A1 EP2108092 A1 EP 2108092A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
fuel
liquid fuel
combustion
injection
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07845310A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christoph Glück
Walter Zischka
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Individual
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2108092A1 publication Critical patent/EP2108092A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/10—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
    • F23D11/101—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting before the burner outlet

Definitions

  • the present invention relates to a new method for burning liquid fuels in heaters, boiler systems od. Like. With at least one standing in a substantially under ambient pressure and with the outside atmosphere on the exhaust gas guide in direct contact combustion chamber protruding, with a constant pressure under constant standing liquid fuel intermittently feedable injection nozzle arranged in the immediate vicinity of the nozzle opening supply for combustion air. Intermittent supply of fuel via injectors into combustion chambers of
  • thermoacoustic oscillations In DE 10040868 a method for reducing thermoacoustic oscillations is described, wherein in a burner via a fuel nozzle, a fuel-air mixture is introduced and this fuel is pulsed at a frequency between 1 Hz and 1000.
  • WO 2004/055437 describes an injection nozzle for a burner for liquid fuel, which is also designed for low firing rates. Hiebei a valve is provided, which makes the inflow of the fuel pulsating.
  • the object of the invention has been found to provide such a flexible and at the same time thermally effective firing process, with a new, not usual in this sector practice of intermittent supply of liquid fuel is used.
  • the invention thus provides a new method for burning liquid fuels according to the preamble of claim 1, which has the features stated in the characterizing part of this claim.
  • a favorable way of regulating the introduction of the air bubbles of the first air portion is provided in the liquid fuel using appropriate sensors.
  • a n s p r e c h e 6 to 9 are particularly favorable fuel injection pulse times, interval times between the fuel injection pulses, air introduction pulse periods and urea injection pulse periods in view of high heat yields in the heating system.
  • the claim 10 discloses a particularly economical method of preheating the combustion nozzle to be supplied directly to the second portion of the combustion air.
  • the claim 11 has a conveniently provided use of a lambda probe in the context of the method according to the invention the subject.
  • the A n s p r u c h 12 gives more information on this.
  • the A n s p r o c h 13 deals with the return surplus
  • Fuel / air mixture is the subject of the A n s p r o c h s 15.
  • the new liquid-fuel combustion process is particularly suitable for vegetable oils, pyrolysis oils, glycerine as well as for light fuel oil and extra light fuel oil.
  • the burner is able to steplessly modulate between 10 and 100% of its power.
  • a pressure of about 100 bar or optionally to at least 200 bar Due to this high pressure is a continuous injection in the
  • FIG. 1 is a diagram of the new method
  • FIG. 2 is a diagram showing a typical sequence of intermittent injections of
  • the oil FB which has been preheated by a tank line heater, preferably is led out of the tank 21 via one or more fine filters 22 and filtered there.
  • a preheater 23 By preheating in a preheater 23, sticking of the filter or filters 22, e.g. prevented with solid fat or paraffin particles.
  • Viscosity such as rapeseed oil with 38 mm 2 / s at 4O 0 C according to DIN EN ISO 3104, it is necessary to preheat the fuel FB by means of a, for example electrical, heater 23, for example, to a temperature of 8O 0 C.
  • This preheating 23 contributes to better injection and also to increase the reliability of the high-pressure pump 25.
  • the overflow of the high-pressure pump 25 is returned via an air separator 27 in the line directly after the preheater 23 in order to reduce the consumption of electric preheating energy during operation and at the same time to achieve that
  • thermally treated liquid fuel such as vegetable oil
  • the preheater 23rd switched off and it is turned on before starting the heating system to heat the fuel there.
  • this preheating device 23 In the case of operation with extra light fuel use of this preheating device 23 is not necessary and therefore it is not active in this case. To a much better and more effective combustion of the liquid fuel
  • a compressor is used for the introduction of air bubbles, for example.
  • two independent signals are sent by the sensor, namely "on” and “off” via a hysteresis and a
  • Analog signal of air concentration e.g. proportional from 0 to 10 volts.
  • the air concentration in the fuel / air mixture BLG is tuned via a not shown, regulated air pump exactly to the current fuel volume flow and metered dosed in the Beerismeengungs Republic 24.
  • combustion air is added in each pressure stage of the fuel FB or fuel / air mixture BLG.
  • Several pumps may also be combined into a total multi-stage high pressure pump 25.
  • Excess fuel / air mixture BLG is excreted via an overflow valve at the location of high pressure pump 25 at the highest pressure and may be e.g. be re-injected before the last pressure pump or before the pressure pump with the lowest pressure.
  • the volume of the air bubbles is reduced, for example in rapeseed oil by more than 100 times, the same then have eg a diameter of less than 0.5 mm.
  • an explosive expansion of the air bubbles which additionally contribute to the atomization of the fuel, then occurs.
  • the outlet jet of the atomizing nozzle 20 namely supplied via the nozzle 30 already more air, namely the second combustion air fraction VL2 included, which improves the combustion and supports the atomization.
  • the pressure in the line to the atomizing nozzle 20 is increased to e.g. increased over 100 bar.
  • pump elements of different technologies can be integrated in one housing. If a mechanical injection nozzle 20 is used in the burner, in which the
  • the injection quantity is regulated by the amount of liquid fuel compressed in the injection pump, which results in different opening times or periods for the atomizing nozzle 20.
  • the burner has an electromechanical solenoid valve injection nozzle 20 or a piezo valve injection nozzle 20, then the necessary operating pressure is generated by means of said pump only during burner operation, which is not directly related to the injection cycle. It does not matter whether the magnetic and piezo valves are used separately or in one piece combined with the nozzle.
  • pressure control such as pressure control
  • overflow valve a control over the volume supplied or a control used, which represents a combination of these two variants.
  • the injected amount of liquid-fuel / air mixture BLG and thus of the fuel FB is controlled either by the opening duration of the solenoid valve or by the opening duration and opening width of the piezoelectric valve.
  • the opening frequency remains constant in both cases and it is only the opening duration and opening width changed for fuel quantity control.
  • the excess liquid fuel / air mixture BLG of the high-pressure pump 25 on the one hand and / or the injection nozzle 20 on the other hand is supplied to the fuel circuit after preheating 23 in each case by a surplus and leakage line via the air separator 27.
  • pump power is controlled by frequency converters to reduce electrical energy consumption.
  • the volume flow in said excess line reduced.
  • the power and speed of the high-pressure pump 25 is regulated by a pressure sensor in its high-pressure region.
  • the injection pump 25 has a plurality of high pressure ports to the injection nozzles, such. in internal combustion engines, they can be supplied via one or more collectors or mergers 26 each to a mechanical nozzle. Depending on the number of high pressure ports and manifold, the speed can be reduced to maintain the desired injection interval.
  • the order of high pressure connections is only relevant when using more than one injector.
  • Boiler plants for the heating of water for heating, process and water heating heat energy requiring plants are Boiler plants for the heating of water for heating, process and water heating heat energy requiring plants.
  • the injection duration and thus the injection quantity are constant and the power is regulated via the injection cycles per unit of time.
  • a burner for the maximum heat output of a combustion chamber 10 or boiler of 25 kW is cited as an example.
  • the minimum heat output corresponds to an injection of 0.0833 g / s and at maximum heat output of the example 0.6944 g / s.
  • mechanically or electromechanically controlled valves with nozzles or. mechanical or electromechanical injectors 20, 30, 40 find use.
  • urea UL is injected or injected into the combustion chamber 10 after the main combustion of the liquid fuel FB into the already pre-cooled flue gases VA at the end of combustion in order to reduce N0 ⁇ . It is a clear direct temporal relationship between the injection of the fuel / air mixture BLG and that of the urea UL met.
  • the flue gas or combustion exhaust gas VA is in an uncompressed state and is therefore not used for expansion work in any cycle, apart from the pressure build-up by the flow resistances within the flue gas path 51.
  • a high-voltage arc ignition device is advantageously used.
  • an air-limiting flap depending on the heat output by the
  • Combustion chamber 10 guided, preheated in the local heating register 34 or not preheated fresh air quantity limited in the inlet to get the optimal mixing ratio of air VL and liquid fuel FB for combustion.
  • the total amount of combustion air is controlled by means of the air flow control unit 6, 61 for the blower 31 for supplying additional air via an air supply opening 313 in the vicinity of the nozzle 20 and 30 in the combustion chamber 10 and for the intermittent supply of the second portion VL2 to combustion air VL responsible compressor 32.
  • burners with higher power advantageously also speed control via frequency converter to reduce the consumption of the blower 31 and / or compressor 32 to electrical energy.
  • the fuel / air mixture BLG is injected pulsatingly or intermittently, but substantially in the interval of these injections takes place, as mentioned, the additional, pulsating, targeted injection of the second portion VL2 of combustion air VL via at least one air introduction nozzle 30 of the burner in the fuel mist in the combustion chamber 10. This air is in the compressed state befindliches in the combustion chamber 10
  • the burner needs to control the mixture composition and thus the exhaust gas composition, a transmitter that can measure the exhaust VA and can detect whether the mixture is too rich or too lean.
  • This task now takes the lambda probe 52 from the lowest part load to full load. It constantly measures the oxygen content in the exhaust gas VA through a comparative oxygen measurement, which remains after combustion.
  • the lambda probe 52 which is positioned in the flue gas outlet 51, provides the control deviation to the optimal combustion data, which compensates via the control motor on the air-limiting flap over the controlled system. Since the exhaust gas values are below the operating temperature of 300 0 C of the lambda probe 52, it is advantageous if it is equipped with a heater. The heating takes place immediately with the request signal to be able to regulate already after completion of the ignition by means of the burner control unit 7, 6, 71, 61. The resulting Air throttling after air scavenging benefits the effect of ignition and too lean a supply of oxygen is first corrected.
  • the lambda probe 52 Due to the pulsating operation of the burner, the lambda probe 52 is operated at low heating power in the lower optimum measuring range of the same in order to reduce the exhaust gas losses. In order to obtain a stable control, the compensation of the control difference is delayed in proportion to the time difference between two injections.
  • control to be used in the method according to the invention has in particular to fulfill the following two tasks, namely temperature regulation of the energy carrier medium and power adaptation to the respective instantaneous consumption of heat.
  • the temperature of the energy carrier medium is constant or variable according to the parameters entered.
  • the average sum temperature of the combustion pulses and times or intervals between the combustion pulses in the combustion chamber is controlled by changing the amount of fuel depending on the requirements.
  • a decisive criterion is ultimately the required heating capacity.
  • the flow temperature varies in order to control the heat output on the radiators of a heating system.
  • the required heating capacity corresponds to the difference between the flow and return at the boiler. The task of the control is to keep this once set difference constant.
  • FIG. 2 shows a concrete diagram of the time profile of the injections of fuel / air mixture, the second proportion VL2 of the combustion air VL and urea solution UL into the combustion chamber 10.
  • the time is plotted in ms, and there are the short periods ⁇ t between the beginning of the air (VL2) pulse LI and the beginning of the fuel injection pulse BLl and ⁇ g between the end thereof and the end of the Air pulse LI and the time between the beginning and end of each of the fuel / air mixture pulse BLI read.

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Abstract

A method for burning liquid fuels, characterized in that an amount (VL1) of the total air (VL) required for burning is introduced into the liquid fuel (FB) in the form of small air bubbles for a highly variable overall heat output, particularly at least within a range of one and fifty times the amount of heat output in one and the same system, that the liquid fuel/air mixture (BLG) obtained is brought to at least 10 bar, is intermittently fed to an injection nozzle (20) protruding into the combustion chamber (10) and is atomized there in the manner of an explosion at a constant injection pressure, wherein the duration (Δx) of each of the liquid fuel/air mixtures (BLG) introduced with each fuel injection pulse (BI) is kept constant at a desired value, and wherein the total amount of the liquid fuel/air mixture (BLG) injected per time unit is adjusted between the constant fuel injection pulses by varying the duration (Δt), and that the remaining amount (VL2) of the combustion air (VL) is introduced in the combustion chamber (10) through an air nozzle (30) surrounding the port of the injection nozzle (20) in an annular manner.

Description

Verfahren zum Verfeuern von flüssigen Brennstoffen Method of burning liquid fuels
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zum Verfeuern von flüssigem Brennstoffen in Heizeinrichtungen, Kesselanlagen od. dgl. mit zumindest einer in einen im Wesentlichen unter Umgebungsdruck stehenden und mit der Außenatmosphäre über die Abgasführung in direktem Kontakt stehenden Brennraum ragenden, mit einem unter konstant gleichbleibendem Druck stehenden Flüssigbrennstoff intermittierend beschickbaren Einspritzdüse mit in unmittelbarer Nähe von deren Düsenöffnung angeordneter Zuführung für Verbrennungsluft. Intermittierende Zufuhr des Brennstoffs über Einspritzdüsen in Brennräume vonThe present invention relates to a new method for burning liquid fuels in heaters, boiler systems od. Like. With at least one standing in a substantially under ambient pressure and with the outside atmosphere on the exhaust gas guide in direct contact combustion chamber protruding, with a constant pressure under constant standing liquid fuel intermittently feedable injection nozzle arranged in the immediate vicinity of the nozzle opening supply for combustion air. Intermittent supply of fuel via injectors into combustion chambers of
Verbrennungskraftmaschinen einerseits und Heizeinrichtungen sowie Kesselanlagen od. dgl. anderseits sind teilweise schon lange bekannt.Internal combustion engines on the one hand and heaters and boiler systems od. Like. On the other hand, some have long been known.
Was den diesbezüglichen Stand der Technik betrifft, seien einige der bekannten Druckschriften nachfolgend angeführt und kurz erörtert: Aus der DE 1277499 gehen Einrichtungen zum Einspritzen von flüssigemAs far as the related art is concerned, some of the known references are listed below and briefly discussed: DE 1277499 discloses devices for injecting liquid
Brennstoff in keramische Öfen mit hohem Druck und großer Impulszahl, insbesondere über besonders ausgebildete Elektroventile als Einspritzvorrichtungen, hervor.Fuel in ceramic furnaces with high pressure and high number of pulses, in particular via specially designed solenoid valves as injectors, forth.
Aus der DE 4113067 ist eine Zuführeinrichtung für flüssigen Brennstoff zu einem Heizungsbrenner, insbesondere Ölbrenner, bekannt, der eine Impulssteuerung aufweist, über die eine Leistungssteuerung auch bei gering eingestellter Leistung möglich ist. Dort ist ein durch entsprechende Impulse steuerbares Schaltventil vorgesehen.From DE 4113067 a supply device for liquid fuel to a heating burner, in particular oil burner, known, which has a pulse control, via which a power control is possible even at low set power. There is a controllable by appropriate pulses switching valve is provided.
In der DE 10040868 ist ein Verfahren zur Reduzierung thermoakustischer Schwingungen beschrieben, wobei in einen Brenner über eine Brennstoffdüse ein Brennstoff-Luft-Gemisch eingebracht wird und dieser Brennstoff mit einer Frequenz zwischen 1 Hz und 1000 gepulst ist.In DE 10040868 a method for reducing thermoacoustic oscillations is described, wherein in a burner via a fuel nozzle, a fuel-air mixture is introduced and this fuel is pulsed at a frequency between 1 Hz and 1000.
Aus der WO 2004/055437 ist eine Einspritzdüse für einen Brenner für flüssigen Brennstoff beschrieben, der auch für geringe Feuerungsraten ausgelegt ist. Hiebei ist ein Ventil vorgesehen, das den Zufluss des Brennstoffs pulsierend gestaltet.WO 2004/055437 describes an injection nozzle for a burner for liquid fuel, which is also designed for low firing rates. Hiebei a valve is provided, which makes the inflow of the fuel pulsating.
Aus der US 5,158,261 ist ein Kontrollgerät für die Einspritzung eines flüssigen Brennstoffes in den Brenner eines Boilers od. dgl. bekannt, bei dem der Brennstoff über eine Spindel pulsierend und dosiert eingebracht werden kann.From US 5,158,261 a control device for the injection of a liquid fuel into the burner of a boiler od. The like. Known, in which the fuel can be introduced via a spindle pulsating and metered.
Aus der US 3,798,901 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der ein Brennstoffventil zu vorgegebenen Zeitintervallen periodisch öffnet und schließt.From US 3,798,901 a device is known in which a fuel valve periodically opens and closes at predetermined time intervals.
Wenn auch einige dieser bekannten Feuerungs-Verfahren eine Heizleistungs- Variabilität innerhalb gewisser Grenzen aufweisen, hat es bis jetzt an einer Methode gemangelt, bei welcher eine Variation der Heizleistung einer Feuerungsanlage für die verschiedensten Zwecke der Erzeugung von Wärme innerhalb weiter Grenzen bei gleichzeitig über den gesamten Leistungsbereich günstiger Effektivität gesichert ist.Although some of these known firing methods have a heating capacity variability within certain limits, it has so far lacked a method in which a variation of the heating capacity of a furnace for the A variety of purposes of the generation of heat within wide limits at the same time over the entire power range of favorable effectiveness is secured.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein derartig flexibles und gleichzeitig wärmetechnisch effektives Feuerungs-Verfahren zu schaffen, wobei eine neue, auf diesem Sektor bis jetzt nicht übliche Praxis der intermittierenden Zufuhr des flüssigen Brennstoffes zur Anwendung kommt.The object of the invention has been found to provide such a flexible and at the same time thermally effective firing process, with a new, not usual in this sector practice of intermittent supply of liquid fuel is used.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein neues Verfahren zum Verfeuern von flüssigen Brennstoffen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, welches die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruches angeführten Merkmale aufweist.The invention thus provides a new method for burning liquid fuels according to the preamble of claim 1, which has the features stated in the characterizing part of this claim.
Im Sinne der Erreichung einer möglichst hohen Effektivität bei der Nutzung des Brennwertes des Flüssig-Brennstoffs ist eine auf die intermittierende Einspritzung des Brennstoff/Luft-Gemisches abgestimmte Eindüsung eines zweiten Anteils der Verbrennungsluft gemäß Anspruch 2 vorteilhaft. Es hat sich im Zuge der umfangreichen Untersuchungen im Rahmen derIn order to achieve the highest possible effectiveness in the use of the calorific value of the liquid fuel, an injection of a second portion of the combustion air, which is tailored to the intermittent injection of the fuel / air mixture, is advantageous. It has become in the course of extensive investigations under the
Entwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens als für die Verringerung der umweltschädigenden Komponenten im Verbrennungsabgas bzw. Rauchgas besonders günstig erwiesen, jeweils abgestimmt auf die Impulse der Einspritzung eines Flüssigbrennstoff/Luft-Gemisches und der zweiten Teilmenge an Verbrennungsluft in die Brennkammer etwa im Nahbereich von deren Abgasabführung ebenfalls intermittierend Harnstoff als Lösung einzudüsen, wie dem Anspruch 3 zu entnehmen ist.Development of the method according to the invention as particularly favorable for the reduction of environmentally damaging components in the combustion exhaust gas or flue gas, respectively tuned to the pulses of injection of a liquid fuel / air mixture and the second subset of combustion air in the combustion chamber about in the vicinity of the exhaust gas discharge also intermittently Urea injected as a solution, as the claim 3 can be seen.
Gemäß dem Anspruch 4 ist eine günstige Art der Regelung der Einbringung der Luftbläschen des ersten Luftanteils in den Flüssig-Brennstoff unter Einsatz entsprechender Sensoren vorgesehen. Insbesondere zur Verringerung der Gefahr einer Verlegung oder Verstopfung vonAccording to claim 4, a favorable way of regulating the introduction of the air bubbles of the first air portion is provided in the liquid fuel using appropriate sensors. In particular to reduce the risk of misplacement or blockage of
Einrichtungen der Feuerungsanlage, wie z.B. der Hochdruckpumpe, durch Festfett-Anteile und/oder zur Verringerung der Viskosität des Flüssigbrennstoffs, insbesondere Bio- Brennstoffs, zu dessen verbesserter Verdüsung, ist eine Vorerhitzung desselben, wie dem Anspruch 5 zu entnehmen, von Vorteil. Die A n s p r ü c h e 6 bis 9 geben im Hinblick auf hohe Wärmeausbeuten in dem Heizsystem besonders günstige Brennstoff-Einspritz-Impulszeiten, Intervallzeiten zwischen den Brennstoff-Einspritzimpulsen, Lufteinbringungs-Impulszeiträume und Harnstoffeindüsungs-Impulszeiträume wieder.Facilities of the furnace, such as the high-pressure pump, by solid fat fractions and / or to reduce the viscosity of the liquid fuel, in particular biofuel, to its improved atomization, a preheating of the same, as the claim 5 can be seen, an advantage. A n s p r e c h e 6 to 9 are particularly favorable fuel injection pulse times, interval times between the fuel injection pulses, air introduction pulse periods and urea injection pulse periods in view of high heat yields in the heating system.
Der Anspruch 10 offenbart eine besonders ökonomische Methode der Vorwärmung des der Brenndüse direkt zuzuführenden zweiten Anteils der Verbrennungsluft. Der A n s p r u c h 11 hat einen günstigerweise vorgesehenen Einsatz einer Lambda-Sonde im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Gegenstand.The claim 10 discloses a particularly economical method of preheating the combustion nozzle to be supplied directly to the second portion of the combustion air. The claim 11 has a conveniently provided use of a lambda probe in the context of the method according to the invention the subject.
Was eine vorteilhafte Art der konkreten Umsetzung der intermittierenden Zufuhr des Brennstoffs betrifft, so gibt darüber der A n s p r u c h 12 näher Auskunft. Der A n s p r u c h 13 beschäftigt sich mit der Rückführung überschüssigenAs regards an advantageous mode of concrete implementation of the intermittent supply of the fuel, the A n s p r u c h 12 gives more information on this. The A n s p r o c h 13 deals with the return surplus
Brennstoff/Luft-Gemischs aus der Hochdruckpumpe bzw. aus der Einspritzdüse und mit der Abscheidung der darin enthaltenden Luft aus demselben.Fuel / air mixture from the high-pressure pump or from the injection nozzle and with the deposition of the air contained therein from the same.
Eine günstige Art der Durchführung der Regelung der Lufteinbriήgungsmenge behandelt der A n s p r u c h 14. Die Frage der Zündung des der Einspritzdüse zugeführtenA favorable way of carrying out the control of the amount of air introduced is dealt with by A n s p r u c h 14. The question of the ignition of the injection nozzle
Brennstoff/Luftgemischs ist Gegenstand des A n s p r u c h s 15.Fuel / air mixture is the subject of the A n s p r o c h s 15.
Schließlich ist dem A n s p r u c h 16 noch eine weitere Luftzuführung in den Brennstoffnebel im Brennraum selbst zu entnehmen.Finally, the A n s p r u c h 16 is still another air to be taken in the fuel mist in the combustion chamber itself.
Das neue Flüssig-Brennstoff-Verfeuerungsverfahren ist insbesondere sowohl für Pflanzenöle, Pyrolyseöle, Glycerin als auch für Heizöl Leicht und Heizöl Extra Leicht einsetzbar. Der Brenner ist in der Lage, zwischen 10 und 100% seiner Leistung stufenlos zu modulieren. Um diesen Effekt bei höher viskosen Brennstoffen zu erzielen, ist, wie sich gezeigt hat, zur Erreichung der optimalsten Zerstäubung, wie z.B. bei Pflanzenöl, vorteilhafter Weise ein Druck von über 100 bar oder gegebenenfalls bis zumindest 200 bar anzuwenden. Infolge dieses hohen Drucks ist ein kontinuierliches Einspritzen in denThe new liquid-fuel combustion process is particularly suitable for vegetable oils, pyrolysis oils, glycerine as well as for light fuel oil and extra light fuel oil. The burner is able to steplessly modulate between 10 and 100% of its power. To achieve this effect with higher viscosity fuels, it has been found that to achieve the most optimal atomization, e.g. in vegetable oil, advantageously apply a pressure of about 100 bar or optionally to at least 200 bar. Due to this high pressure is a continuous injection in the
Brennraum nicht möglich, da selbst bei einer kleinst möglichen Düse mehr Brennstoff eingespritzt würde, als für eine niedrigste Heizleistung des Brenners von beispielsweiseCombustion chamber not possible because even with a smallest possible nozzle more fuel would be injected, as for a lowest heat output of the burner, for example
3 kW oder 0,3 I Heizöl bei einem Brennwert von 10 kW/l nötig ist.3 kW or 0.3 l heating oil with a calorific value of 10 kW / l is necessary.
Daher ist das wie erfindungsgemäß vorgesehene pulsierende Einspritzen des Brennstoffes in den Brennraum unbedingt notwendig, um die soeben beschriebene, bisher nicht erreichte und nicht erreichbare Modulierbarkeit der Heizleistung zu erreichen. Wesentliche Merkmale und Vorteile der neuen Feuerungsanlage sind folgende:Therefore, as inventively provided pulsating injection of the fuel into the combustion chamber is absolutely necessary to achieve the previously described, not achieved and not achievable modulability of the heating power. The main features and advantages of the new firing system are as follows:
1. Verwendung von Einspritzdüsen oder einer Kombination von elektromechanischem Ventil und bzw. mit Düse in Brennräumen, in welchenUmgebungsdruck herrscht und welche nicht für den Antrieb einer Brennkraftmaschine mit Luftkomprimierung dienen.1. Use of injectors or a combination of electromechanical valve and or nozzle in combustion chambers, in which ambient pressure prevails and which do not serve for the drive of an internal combustion engine with air compression.
2. Die Einspritzung in den Brennraum erfolgt über einen bestimmten Leistungsbereich immer mit jeweils konstanter Einspritzmenge an Flüssig-Brennstoff pro Einspritzung. Die Leistungsmodulierung erfolgt über die Veränderung der Einspritzfrequenz.Die Einspritzmenge pro Einspritzung kann für eine Erweiterung des Leistungsbereiches stufenweise oder stufenlos verändert werden. 3. Es erfolgt eine Luftbeimengung direkt in den Flüssig-Brennstoff vor dessen Komprimierung, wofür ein erster Anteil der insgesamt für die Verbrennung des Brennstoffs benötigten Menge an Verbrennungs-Luft eingesetzt wird.2. The injection into the combustion chamber over a certain power range always with a constant injection amount of liquid fuel per injection. The power modulation takes place via the change of the injection frequency. The injection quantity per injection can be changed stepwise or infinitely for an extension of the power range. 3. An air admixture takes place directly into the liquid fuel before its compression, for which purpose a first portion of the total amount of combustion air required for the combustion of the fuel is used.
4. Es erfolgt eine pulsierende gezielte Einblasung von Luft, und zwar des zweiten 5Anteils der insgesamt zur Verbrennung nötigen Luft in den Brennstoffnebel im Brennraum.4. There is a pulsed targeted injection of air, namely the second 5Anteils the total required for combustion air in the fuel mist in the combustion chamber.
5. Es erfolgt vorteilhaft eine Vorwärmung des pulsierend einzudüsenden zweiten Luft-Anteils durch ein Heizregister im Brennraum.5. It is advantageous to preheat the pulsating einzudüsenden second air portion by a heater in the combustion chamber.
6. Es erfolgt weiters eine Einspritzung von Harnstoff in den Brennraum, der nur unter Umgebungsdruck steht und eben nicht Teil einer Brennkraftmaschine ist, innerhalb6. There is further an injection of urea into the combustion chamber, which is only under ambient pressure and just is not part of an internal combustion engine, within
IOwelchem der vor dem Einspritzen des Flüssig-Brennstoffes die Luft komprimiert wird.Whichever the air is compressed before injecting the liquid fuel.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert:Reference to the drawing, the invention is explained in more detail:
Es zeigen die Fig. 1 ein Schema des neuen Verfahrens und die Fig. 2 ein Diagramm, welches eine typische Abfolge der intermittierenden Eindüsungen von1 is a diagram of the new method, and FIG. 2 is a diagram showing a typical sequence of intermittent injections of
15 Brennstoff/Luft-Gemisch BLG, zweitem Verbrennungsluft-Anteil VL2 und Harnstoff UL in den Brennraum zeigt.15 fuel / air mixture BLG, second combustion air fraction VL2 and urea UL into the combustion chamber shows.
Das neue Feuerungsverfahren wird anhand der Funktion einer zu dessen Durchführung vorgesehenen Feuerungsanlage 100, wie sie die Fig. 1 zeigt, im Detail beschrieben:The new firing process will be described in detail by means of the function of a firing plant 100 intended for its implementation, as shown in FIG. 1:
20 Um die Hochdruckpumpe 25 und auch die Zerstäubungs-Düse 20 im Brennraum20 To the high-pressure pump 25 and also the atomizing nozzle 20 in the combustion chamber
10 zu schützen, wird das von einer Tankleitungsheizung, vorzugsweise vorgewärmte, Öl FB aus dem Tank 21 über ein oder mehrere Feinfilter 22 geführt und dort gefiltert. Durch die Vorwärmung in einer Vorwärmeeinrichtung 23 wird ein Verkleben des Filters bzw. der Filter 22 z.B. mit festen Fett- oder Paraffinpartikeln verhindert.10, the oil FB, which has been preheated by a tank line heater, preferably is led out of the tank 21 via one or more fine filters 22 and filtered there. By preheating in a preheater 23, sticking of the filter or filters 22, e.g. prevented with solid fat or paraffin particles.
25 Hat das als Flüssig-Brennstoff FB vorgesehene Öl od. dgl. eine relativ hoheHas the intended as a liquid fuel FB oil od. Like. A relatively high
Viskosität, wie z.B. Rapsöl mit 38 mm2/s bei 4O0C nach DIN EN ISO 3104, ist es erforderlich, den Brennstoff FB mittels einer, z.B. elektrischen, Heizung 23 beispielsweise auf eine Temperatur von 8O0C vorzuwärmen. Diese Vorwärmung 23 trägt zur besseren Einspritzung und auch zur Erhöhung der Betriebssicherheit der Hochdruck-Pumpe 25 bei.Viscosity, such as rapeseed oil with 38 mm 2 / s at 4O 0 C according to DIN EN ISO 3104, it is necessary to preheat the fuel FB by means of a, for example electrical, heater 23, for example, to a temperature of 8O 0 C. This preheating 23 contributes to better injection and also to increase the reliability of the high-pressure pump 25.
30 Die diesbezügliche Regelung im Betrieb erfolgt mittels nicht näher gezeigtem30 The relevant regulation in operation is carried out by means not shown
Temperatursensor in der schon behandelten Vorwärmeinrichtung 23.Temperature sensor in the already treated preheating 23rd
Der Überlauf der Hochdruck-Pumpe 25 wird über einen Luftabscheider 27 in die Leitung direkt nach dem Vorwärmer 23 rückgeführt, um den Verbrauch an elektrischer Vorwärm-Energie im Betrieb zu senken und um gleichzeitig zu erreichen, dass derThe overflow of the high-pressure pump 25 is returned via an air separator 27 in the line directly after the preheater 23 in order to reduce the consumption of electric preheating energy during operation and at the same time to achieve that
35 thermisch behandelte Flüssig-Brennstoff, wie z.B. Pflanzenöl, nicht mehr in den Tank 21 zurück gelangt, da andernfalls die Lagerfähigkeit des dort gelagerten Öls reduziert würde. Bei Stillstand der erfindungsgemäßen Heizanlage 100 wird der Vorwärmer 23 abgeschaltet und er wird vor dem Anfahren der Heizanlage eingeschaltet, um den Brennstoff dort zu erwärmen.35 thermally treated liquid fuel, such as vegetable oil, does not return to the tank 21, otherwise the shelf life of the oil stored there would be reduced. At standstill of the heating system 100 according to the invention, the preheater 23rd switched off and it is turned on before starting the heating system to heat the fuel there.
Im Falle des Betriebes mit Heizöl Extra Leicht ist ein Einsatz dieser Vorwärm- Einrichtung 23 nicht nötig und sie ist daher in diesem Fall auch nicht aktiv. Um eine wesentlich bessere und effektivere Verbrennung des Flüssig-BrennstoffsIn the case of operation with extra light fuel use of this preheating device 23 is not necessary and therefore it is not active in this case. To a much better and more effective combustion of the liquid fuel
FB im Brennraum 10 zu erreichen, wird mittels des vorhandenen Unterdrucks in der Saugleitung der Hochdruck-Pumpe 25 in einer Luftbeimengungs-Einrichtung 24 durch eine dünne Injektionslanze, insbesondere mit einer Bohrung von unter 1 mm, in den Massenstrom des Brennstoffs FB und/oder mittels einer anderen Art von Dosiervorrichtung gereinigte und gefilterte Luft, nämlich ein relativ geringer erster Mengenanteil VL1 der insgesamt nötigen Verbrennungsluft VL, in kleinsten Bläschen eingebracht und so dem flüssigen Brennstoff FB beigemengt, und es wird dort ein Flüssigbrennstoff/Luft-Gemisch BLG gebildet.FB in the combustion chamber 10, by means of the existing negative pressure in the suction line of the high-pressure pump 25 in a Luftbeimengungs device 24 by a thin injection lance, in particular with a bore of less than 1 mm, in the mass flow of the fuel FB and / or by a different type of metering device purified and filtered air, namely a relatively small amount of VL1 the total necessary combustion air VL, introduced in the smallest bubbles and so the liquid fuel FB added, and there is a liquid fuel / air mixture BLG formed.
Besteht in der genannten Saugleitung kein Unterdruck, so wird für die Luftbläschen-Einbringung beispielsweise ein Kompressor eingesetzt. Mittels einemIf there is no negative pressure in said suction line, a compressor is used for the introduction of air bubbles, for example. By means of one
Sensor, insbesondere mittels kapazitivem Sensor, wird nach erfolgter Luftbeimengung dieSensor, in particular by means of capacitive sensor, is after the air admixing the
Luftkonzentration im Brennstoff/Luft-Gemisch BLG gemessen und der RegelungseinheitAir concentration measured in the fuel / air mixture BLG and the control unit
71 für die Einspritzung gemeldet.71 reported for injection.
Dabei werden in einer möglichen Anwendungsform durch den Sensor zwei unabhängige Signale gesendet, und zwar „Ein" und „Aus" über eine Hysterese und einIn one possible application form, two independent signals are sent by the sensor, namely "on" and "off" via a hysteresis and a
Analogsignal der Luftkonzentration, z.B. proportional von 0 bis 10 Volt. Durch „Ein" undAnalog signal of air concentration, e.g. proportional from 0 to 10 volts. By "on" and
„Aus" wird nur die Luftbeimengung über ein Ventil zu- und abgeschaltet, um eine zu hohe"Off" is only the addition of air via a valve on and off, too high
Luftkonzentration im Brennstoff/Luft-Gemisch BLG zu vermeiden.Air concentration in the fuel / air mixture to avoid BLG.
Über das Analogsignal von der Einspritz-Regelungseinheit 71 wird die Luftkonzentration im Brennstoff/Luft-Gemisch BLG über eine nicht gezeigte, geregelte Luftpumpe genau auf den gerade aktuellen Brennstoff-Volumenstrom abgestimmt und entsprechend dosiert in der Luftbeimengungseinrichtung 24 beigemengt.About the analog signal from the injection control unit 71, the air concentration in the fuel / air mixture BLG is tuned via a not shown, regulated air pump exactly to the current fuel volume flow and metered dosed in the Luftbeimengungseinrichtung 24.
Sind mehrere Pumpen in Serie geschaltet, wird in jeder Druckstufe des Brennstoffs FB bzw. Brennstoff/Luft-Gemischs BLG Verbrennungsluft beigemengt. Mehrere Pumpen können auch zu einer insgesamt mehrstufigen Hochdruck-Pumpe 25 zusammengefasst sein.If several pumps are connected in series, combustion air is added in each pressure stage of the fuel FB or fuel / air mixture BLG. Several pumps may also be combined into a total multi-stage high pressure pump 25.
Überschüssiges Brennstoff/Luft-Gemisch BLG wird über ein Überströmventil an der Stelle der Hochdruck-Pumpe 25 mit dem höchsten Druck ausgeschieden und kann z.B. vor der letzten Druckpumpe oder vor der Druckpumpe mit dem niedrigsten Druck wieder eingespeist werden.Excess fuel / air mixture BLG is excreted via an overflow valve at the location of high pressure pump 25 at the highest pressure and may be e.g. be re-injected before the last pressure pump or before the pressure pump with the lowest pressure.
Durch die Druckerhöhung in der Hochdruck-Pumpe 25 wird das Volumen der Luft- Bläschen z.B. bei Rapsöl um mehr als das 100-Fache verringert, dieselben haben dann z.B. einen Durchmesser von unter 0,5 mm. Beim Austritt aus der Zerstäubungsdüse 20 des Brenners im Brennraum 10 kommt es dann zu einer explosionsartigen Expansion der Luftbläschen, welche zusätzlich zur Zerstäubung des Brennstoffs beitragen. Ebenso ist in dem Austrittsstrahl der Zerstäubungs-Düse 20, nämlich zugeführt über die Düse 30 schon weitere Luft, nämlich der zweite Verbrennungsluft-Anteil VL2, enthalten, welcher die Verbrennung verbessert und die Zerstäubung unterstützt.By increasing the pressure in the high-pressure pump 25, the volume of the air bubbles is reduced, for example in rapeseed oil by more than 100 times, the same then have eg a diameter of less than 0.5 mm. Upon exiting the atomizing nozzle 20 of the burner in the combustion chamber 10, an explosive expansion of the air bubbles, which additionally contribute to the atomization of the fuel, then occurs. Likewise, in the outlet jet of the atomizing nozzle 20, namely supplied via the nozzle 30 already more air, namely the second combustion air fraction VL2 included, which improves the combustion and supports the atomization.
Mittels der Hochdruckpumpe 25 wird der Druck in der Leitung zur Zerstäubungs- Düse 20 auf z.B. über 100 bar erhöht. Dabei können Pumpenelemente unterschiedlicher Technologien in einem Gehäuse integriert sein. Wird im Brenner eine mechanische Einspritzdüse 20 eingesetzt, bei welcher dieBy means of the high-pressure pump 25, the pressure in the line to the atomizing nozzle 20 is increased to e.g. increased over 100 bar. In this case, pump elements of different technologies can be integrated in one housing. If a mechanical injection nozzle 20 is used in the burner, in which the
Düsennadel erst bei einem Mindestdruck abhebt und beim Unterschreiten des Öffnungsdrucks schließt, so wird der pulsierende Druck für die Einspritzung in einer Einspritzpumpe erzeugt. Die Einspritzmenge wird über die in der Einspritzpumpe komprimierte Menge an Flüssig-Brennstoff geregelt, wodurch sich für die Zerstäubungs- Düse 20 unterschiedliche Öffnungszeiten bzw. -dauern ergeben.Nozzle needle lifts only at a minimum pressure and closes when falling below the opening pressure, the pulsating pressure for injection is generated in an injection pump. The injection quantity is regulated by the amount of liquid fuel compressed in the injection pump, which results in different opening times or periods for the atomizing nozzle 20.
Verfügt der Brenner über eine elektromechanische Magnetventil- Einspritzdüse 20 oder über eine Piezoventil-Einspritzdüse 20, so wird mittels der genannten Pumpe nur während des Brennerbetriebes der nötige Betriebsdruck erzeugt, welcher nicht direkt mit dem Einspritzzyklus in Zusammenhang steht. Dabei ist es unabhängig, ob Magnet- und Piezoventil getrennt oder zu einem Stück kombiniert mit der Düse zum Einsatz kommen.If the burner has an electromechanical solenoid valve injection nozzle 20 or a piezo valve injection nozzle 20, then the necessary operating pressure is generated by means of said pump only during burner operation, which is not directly related to the injection cycle. It does not matter whether the magnetic and piezo valves are used separately or in one piece combined with the nozzle.
Zur Sicherstellung des zu erbringenden Druckes und des benötigten Volumenstroms können verschiedene Verfahren eingesetzt werden: So wird entweder eine Druckregelung, wie z.B. ein Überströmventil, eine Regelung über das zugeführte Volumen oder eine Regelung eingesetzt, welche eine Kombination aus diesen beiden Varianten darstellt. Die eingespritzte Menge an Flüssig-Brennstoff/Luft-Gemisch BLG und damit des Brennstoffs FB wird entweder durch die Öffnungsdauer des Magnetventils oder durch die Öffnungsdauer und Öffnungsweite des Piezoventils geregelt.Various methods can be used to ensure the pressure to be supplied and the volume flow required: Thus, either pressure control, such as pressure control, is provided. an overflow valve, a control over the volume supplied or a control used, which represents a combination of these two variants. The injected amount of liquid-fuel / air mixture BLG and thus of the fuel FB is controlled either by the opening duration of the solenoid valve or by the opening duration and opening width of the piezoelectric valve.
Die Öffnungsfrequenz bleibt in beiden Fällen konstant und es wird zur Brennstoffmengenregelung eben nur die Öffnungsdauer und Öffnungsweite geändert. Das überschüssige Flüssigbrennstoff/Luftgemisch BLG der Hochdruckpumpe 25 einerseits und/oder der Einspritz-Düse 20 andererseits wird jeweils durch eine Überschuss- und Leckleitung über den Luftabscheider 27 dem Brennstoffkreis nach der Vorwärmung 23 wieder zugeführt.The opening frequency remains constant in both cases and it is only the opening duration and opening width changed for fuel quantity control. The excess liquid fuel / air mixture BLG of the high-pressure pump 25 on the one hand and / or the injection nozzle 20 on the other hand is supplied to the fuel circuit after preheating 23 in each case by a surplus and leakage line via the air separator 27.
Bei Brennern höherer Leistung wird die Pumpenleistung mittels Frequenzumformer geregelt, um den elektrischen Energieverbrauch zu senken. Dabei wird bei geringer Leistung der Volumenstrom in der genannten Überschussleitung verringert. Dabei wird die Leistung und Drehzahl der Hochdruckpumpe 25 über einen Drucksensor in deren Hochdruckbereich geregelt.For higher power burners, pump power is controlled by frequency converters to reduce electrical energy consumption. In this case, at low power, the volume flow in said excess line reduced. The power and speed of the high-pressure pump 25 is regulated by a pressure sensor in its high-pressure region.
Durch eine Luftanreicherung des Flüssig-Brennstoffes FB ist aus dem überschüssigen Brennstoff FB der Hochdruckpumpe 25 und der Einspritzdüse 20 vor dessen Wiederzuführung zur Hochdruckpumpe 25 die dort enthaltene Luft abzuscheiden . Dafür dient ein Absetzgefäß mit Luftabscheider 27 in dem Brennstoff-Überlaufkreis. Durch die geringere Viskosität, insbesondere infolge höherer Temperatur, werden die größeren Luftbläschen aus dem Brennstoff schnell abgeschieden. Bei konstant herrschender Temperatur und Druck ist der Volumenstrom in der Überschussleitung im Absetzgefäß 27 entscheidend.By an air enrichment of the liquid fuel FB is to be separated from the excess fuel FB of the high-pressure pump 25 and the injection nozzle 20 before its re-supply to the high pressure pump 25, the air contained therein. This purpose, a settling vessel with air separator 27 in the fuel overflow circuit. Due to the lower viscosity, in particular due to higher temperature, the larger air bubbles are quickly separated from the fuel. At constant prevailing temperature and pressure, the volume flow in the excess line in the settling vessel 27 is crucial.
Verfügt die Einspritzpumpe 25 über mehrere Hochdruckanschlüsse zu den Einspritzdüsen, wie z.B. bei Brennkraftmaschinen, so können diese über einen oder mehrere Sammler bzw. Zusammenführungen 26 jeweils auf eine mechanische Düse zugeführt werden. Abhängig von der Anzahl der Hochdruckanschlüsse und Sammler kann die Drehzahl reduziert werden, um das gewünschte Einspritzintervall aufrecht zu erhalten. Die Reihenfolge der Hochdruckanschlüsse ist nur relevant beim Einsatz von mehr als einer Einspritzdüse.If the injection pump 25 has a plurality of high pressure ports to the injection nozzles, such. in internal combustion engines, they can be supplied via one or more collectors or mergers 26 each to a mechanical nozzle. Depending on the number of high pressure ports and manifold, the speed can be reduced to maintain the desired injection interval. The order of high pressure connections is only relevant when using more than one injector.
Bei Einsatz einer elektromechanischen Einspritzdüse entfällt dieser Teil und wird durch einen Teil mit Querschnittserhöhung ersetzt. Mittels der Einspritzdüse 20 wird in Abhängigkeit von der Hochdruck-Pumpe 25 das Brennstoff- Luftgemisch BLG feinst zerstäubt und im unter Umgebungsdruck stehenden Brennerraum 10, der eben nicht als Brennkraftmaschine eingesetzten neuen Feuerungsanlage mit dem über z.B. eine Ringdüse 30 zugeführten Anteil VL2 an Verbrennungsluft VL ohne Komprimierung gemischt und verteilt. Hauptsächliches Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Verwendung inWhen using an electromechanical injection nozzle eliminates this part and is replaced by a part with a cross-sectional increase. By means of the injection nozzle 20, the fuel-air mixture BLG is atomized very finely in response to the high-pressure pump 25 and in the under ambient pressure burner chamber 10, not just used as an internal combustion engine with new combustion plant via the. a ring nozzle 30 supplied proportion VL2 mixed with combustion air VL without compression and distributed. Main application of the invention is the use in
Heizkesselanlagen für die Erhitzung von Wasser für Heiz-, Prozess- und Warmwasserbereitungs- Wärmeenergie benötigende Anlagen.Boiler plants for the heating of water for heating, process and water heating heat energy requiring plants.
Trotz der pulsierenden bzw. intermittierenden Einspritzung kommt es bei einer den gesamten Brennraum 10 bezogenen Betrachtung zu einer ständigen, also ununterbrochenen Verbrennung des Brennstoff/Luft-Gemisches BLG im Brennraum 10, sodass nur eine anfängliche Entzündung desselben nötig ist.Despite the pulsating or intermittent injection, a contemplation of the entire combustion chamber 10 results in a continuous, ie uninterrupted combustion of the fuel / air mixture BLG in the combustion chamber 10, so that only an initial ignition of the same is necessary.
Beim Einsatz von mechanischen oder elektromechanischen Einspritzdüsen ist im Unterschied zu den Brennkraftmaschinen die Einspritzdauer und somit die Einspritzmenge konstant und die Leistung wird über die Einspritzzyklen pro Zeiteinheit geregelt.When mechanical or electromechanical injection nozzles are used, in contrast to the internal combustion engines, the injection duration and thus the injection quantity are constant and the power is regulated via the injection cycles per unit of time.
Dadurch ist beim Einsatz einer zusätzlichen Einspritzung einer Harnstofflösung UL in den Brennraum 10 für die Reduktion von NOx in den durch die Abgas-Abführung 51 entweichenden Verbrennungsabgasen VA die Einspritzmenge des über die Düse 40 im Abschnitt 11 des Brennraums 10 in Nähe des Beginns der Abgasabführung 52 aus dem Harnstofftank 4, ebenfalls intermittierend eingebrachten Harnstoffs UL auch konstant.As a result, when using an additional injection of a urea solution UL into the combustion chamber 10 for the reduction of NO x in the through the exhaust gas discharge 51st escaping combustion exhaust gases VA, the injection quantity of the via the nozzle 40 in the section 11 of the combustion chamber 10 in the vicinity of the beginning of the Abgasabführung 52 from the urea tank 4, also intermittently introduced urea UL also constant.
Im Zuge der Verdichtung bei der Beimengung von Luft in den Flüssig-Brennstoff erfolgen die Angaben in kWh/kg oder nur in kg.In the course of compression when adding air to the liquid fuel, the figures are in kWh / kg or only in kg.
Durch die erfindungsgemäß erreichbare, hohe und gleichzeitig stufenlose Modulierbarkeit der beschriebenen neuen Feuerungsanlage 100 werden je nach Einsatz und Art bzw. Bau des Kessels die Brennstoffmengen nach oben und unten begrenzt.By inventively achievable, high and at the same time stepless modulability of the described new furnace 100 depending on the use and type or construction of the boiler, the fuel amounts are limited up and down.
Exemplarisch sei ein Brenner für die maximale Heizleistung eines Brennraums 10 bzw. Kessels von 25 kW angeführt: Hier werden - von der niedrigsten Heizleistung 0,3 kg/h (= 3kWh) Rapsöl an - stufenlos und an die geforderte Heizlast und Förderleistung der Pumpen in den Heizkreisen angepasst, durch Vorlauf- und Rücklaufregelung bis zu 2,5 kg/h (= 25 kWh) Rapsöl eingespritzt. Somit entspricht die minimale Heizleistung einer Einspritzung von 0,0833 g/s und bei maximaler Heizleistung des Beispiels 0,6944 g/s. An den sonstigen heiztechnischen Angaben treten keine Veränderungen ein, egal, ob mechanisch oder elektromechanisch gesteuerte Ventile mit Düsen oder. mechanische oder elektromechanische Einspritzdüsen 20, 30, 40 Einsatz finden.A burner for the maximum heat output of a combustion chamber 10 or boiler of 25 kW is cited as an example. Here, from the lowest heat output, 0.3 kg / h (= 3 kWh) of rapeseed oil is infinitely variable and to the required heat load and delivery rate of the pumps in adapted to the heating circuits, injected by flow and return control up to 2.5 kg / h (= 25 kWh) rapeseed oil. Thus, the minimum heat output corresponds to an injection of 0.0833 g / s and at maximum heat output of the example 0.6944 g / s. At the other heating technical data no changes occur, no matter whether mechanically or electromechanically controlled valves with nozzles or. mechanical or electromechanical injectors 20, 30, 40 find use.
Zur Reduktion von N0χ wird, wie schon erwähnt, nach der Hauptverbrennung des Flüssig-Brennstoffs FB in die bereits vor-abgekühlten Rauchgase VA am Ende der Verbrennung Harnstoff UL in den Brennraum 10 eingespritzt bzw. eingedüst. Es wird ein klarer direkter zeitlicher Zusammenhang zwischen der Einspritzung des Brennstoff/Luft- Gemischs BLG und jener des Harnstoffs UL eingehalten.As already mentioned, urea UL is injected or injected into the combustion chamber 10 after the main combustion of the liquid fuel FB into the already pre-cooled flue gases VA at the end of combustion in order to reduce N0χ. It is a clear direct temporal relationship between the injection of the fuel / air mixture BLG and that of the urea UL met.
Im Unterschied zu sonstigen Brennkraftmaschinen liegt beim erfindungsgemäßen Verfahren das Rauchgas bzw. Verbrennungsabgas VA in einem nicht komprimierten Zustand vor und wird somit auch in keinem Zyklus für eine Expansionsarbeit eingesetzt, abgesehen von dem Druckaufbau durch die Strömungswiderstände innerhalb des Rauchgasweges 51.In contrast to other internal combustion engines, in the method according to the invention, the flue gas or combustion exhaust gas VA is in an uncompressed state and is therefore not used for expansion work in any cycle, apart from the pressure build-up by the flow resistances within the flue gas path 51.
Zur Entzündung des Flüssigbrennstoff- bzw. Öl/Luftgemischs BLG wird vorteilhafter Weise eine Hochspannungs- Lichtbogen- Zündeinrichtung eingesetzt. Mittels einer Luftbegrenzungsklappe wird je nach Heizleistung die durch denFor the ignition of the liquid fuel or oil / air mixture BLG, a high-voltage arc ignition device is advantageously used. By means of an air-limiting flap, depending on the heat output by the
Brennraum 10 geführte, im dortigen Heizregister 34 vorgewärmte oder aber nicht vorgewärmte Frischluftmenge im Zulauf begrenzt, um für die Verbrennung das jeweils optimale Mischverhältnis von Luft VL und Flüssig-Brennstoff FB zu erhalten.Combustion chamber 10 guided, preheated in the local heating register 34 or not preheated fresh air quantity limited in the inlet to get the optimal mixing ratio of air VL and liquid fuel FB for combustion.
Durch die stufenlose Modulierbarkeit der Menge an Flüssig-Brennstoff FB ist gefordert, dass auch die Menge der Luft in dem über die Lufteinbringungs-Düse 30 des Brenners in den Brennraum 10 eingebrachten zweiten Anteil VL2 an Verbrennungsluft VL angepasst wird. Somit wird die gesamte Luftmenge moduliert. Der Stellwert für den Stellantrieb der Luftbegrenzungsklappe wird durch dieDue to the continuous modulation of the amount of liquid fuel FB is required that the amount of air in the introduced via the air introduction nozzle 30 of the burner into the combustion chamber 10 second portion VL2 is adapted to combustion air VL. Thus, the total amount of air is modulated. The control value for the actuator of the air restrictor flap is determined by the
Lambdasonde 52 am Beginn der Abgasabführung 51 bestimmt. Daraus folgt, dass dieLambda sensor 52 at the beginning of the exhaust removal 51 determined. It follows that the
Luftmenge aus den Hochdruckanschlüssen die insgesamt zur Verbrennung benötigteAir volume from the high-pressure connections that required a total of combustion
Luftmenge zur Verbrennung minus jener Luftmenge, welche schon im Brennstoff/Luft- Gemisch vorhanden ist, ausmacht bzw. beträgt.Amount of air for combustion minus the amount of air already present in the fuel / air mixture.
Die Regelung der Verbrennungsluftmenge insgesamt erfolgt mittels der Luftmengenregelungseinheit 6, 61 für das Gebläse 31 für die Zuführung von zusätzlicher Luft über eine Luftzufuhröffnung 313 in Nähe der Düse 20 und 30 in den Brennraum 10 und für den für die intermittierende Zufuhr des zweiten Anteils VL2 an Verbrennungsluft VL verantwortlichen Kompressor 32.The total amount of combustion air is controlled by means of the air flow control unit 6, 61 for the blower 31 for supplying additional air via an air supply opening 313 in the vicinity of the nozzle 20 and 30 in the combustion chamber 10 and for the intermittent supply of the second portion VL2 to combustion air VL responsible compressor 32.
Bei Brennern mit höherer Leistung erfolgt vorteilhafterweise zusätzlich eine Drehzahlregelung über Frequenzumformer, um den Verbrauch des Gebläses 31 und/oder Kompressors 32 an elektrischer Energie zu senken. Um im unteren Leistungsbereich die Abgas-Verluste zu senken, wird nicht nur das Brennstoff/Luftgemisch BLG pulsierend bzw. intermittierend eingespritzt, sondern im Wesentlichen im Intervall dieser Einspritzungen erfolgt, wie erwähnt, die zusätzliche, pulsierende, gezielte Einblasung des zweiten Anteils VL2 an Verbrennungsluft VL über mindestens eine Lufteinbringungsdüse 30 des Brenners in den Brennstoffnebel im Brennraum 10. Diese Luft wird im komprimierten Zustand über ein im Brennraum 10 befindlichesIn burners with higher power advantageously also speed control via frequency converter to reduce the consumption of the blower 31 and / or compressor 32 to electrical energy. In order to reduce the exhaust gas losses in the lower power range, not only the fuel / air mixture BLG is injected pulsatingly or intermittently, but substantially in the interval of these injections takes place, as mentioned, the additional, pulsating, targeted injection of the second portion VL2 of combustion air VL via at least one air introduction nozzle 30 of the burner in the fuel mist in the combustion chamber 10. This air is in the compressed state befindliches in the combustion chamber 10
Heizregister 34 geführt und dort aufgewärmt, um eine leichtere Entzündung zu erreichen und somit die Verbrennung zu optimieren und die Luft wird über ein Ventil 33 der Lufteinbringungs-Düse 30 zugeführt.Heating coil 34 and heated there to achieve a lighter ignition and thus optimize the combustion and the air is supplied via a valve 33 of the air introduction nozzle 30.
Der Brenner benötigt zur Regelung der Gemischzusammensetzung und somit zur Abgaszusammensetzung einen Messwertgeber, der die Abgase VA messen kann bzw. erkennen kann, ob das Gemisch zu fett oder zu mager ist. Diese Aufgabe übernimmt nun die Lambdasonde 52 von der geringsten Teillast bis hin zur Volllast. Sie misst ständig durch eine vergleichende Sauerstoffmessung den Sauerstoffanteil im Abgas VA, der nach der Verbrennung überbleibt.The burner needs to control the mixture composition and thus the exhaust gas composition, a transmitter that can measure the exhaust VA and can detect whether the mixture is too rich or too lean. This task now takes the lambda probe 52 from the lowest part load to full load. It constantly measures the oxygen content in the exhaust gas VA through a comparative oxygen measurement, which remains after combustion.
Die Lambdasonde 52, welche im Rauchgasabzug 51 positioniert ist, liefert die Regelabweichung zu den optimalen Brenndaten, welche über den Stellmotor an der Luftbegrenzungsklappe über die Regelstrecke ausgleicht. Da die Abgaswerte unter der Betriebstemperatur von 3000C der Lambdasonde 52 liegen, ist es günstig, wenn dieselbe mit einer Heizung ausgestattet ist. Die Aufheizung erfolgt sofort mit dem Anforderungssignal, um schon nach Abschluss des Zündvorgangs mittels des Feuerungsautomaten 7, 6, 71 , 61 regeln zu können. Die dadurch zustande kommende Luftdrosselung nach dem Luftspülen kommt dem Effekt des Zündens zu Gute und eine zu magere Sauerstoffversorgung wird erst ausgeregelt.The lambda probe 52, which is positioned in the flue gas outlet 51, provides the control deviation to the optimal combustion data, which compensates via the control motor on the air-limiting flap over the controlled system. Since the exhaust gas values are below the operating temperature of 300 0 C of the lambda probe 52, it is advantageous if it is equipped with a heater. The heating takes place immediately with the request signal to be able to regulate already after completion of the ignition by means of the burner control unit 7, 6, 71, 61. The resulting Air throttling after air scavenging benefits the effect of ignition and too lean a supply of oxygen is first corrected.
Durch den pulsierenden Betrieb des Brenners wird zur Senkung der Abgasverluste die Lambdasonde 52 bei geringer Heizleistung im unteren optimalen Messbereich derselben betrieben. Um eine stabile Regelung zu erhalten wird die Ausregelung der Regeldifferenz proportional zur Zeitdifferenz zwischen zwei Einspritzungen verzögert.Due to the pulsating operation of the burner, the lambda probe 52 is operated at low heating power in the lower optimum measuring range of the same in order to reduce the exhaust gas losses. In order to obtain a stable control, the compensation of the control difference is delayed in proportion to the time difference between two injections.
Alle Elemente der Zündeinrichtung, Ablaufsteuerung und der Sicherheitseinrichtungen sind laut Norm standardmäßig ausgebildet.All elements of the ignition device, sequence control and the safety devices are designed according to the standard standard.
Die beim erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzende Regelung mit der Aufgabe, die Einspritzintervalle zu steuern, hat insbesondere folgende zwei Aufgaben zu erfüllen, nämlich Temperaturregelung des Energieträgermediums und Leistungsanpassung an den jeweils momentanen Verbrauch an Wärme.The control to be used in the method according to the invention, with the task of controlling the injection intervals, has in particular to fulfill the following two tasks, namely temperature regulation of the energy carrier medium and power adaptation to the respective instantaneous consumption of heat.
Der Aufgabe, der nach dem neuen Verfahren zu betreibenden Anlage entsprechend, ist die Temperatur des Energieträgermediums konstant oder gemäß eingegebener Parameter variabel. Durch die Erfassung der Ausgangstemperatur wird in Abhängigkeit von den Anforderungen die mittlere Summentemperatur der Verbrennungsimpulse und Zeiten bzw. Intervalle zwischen den Verbrennungsimpulsen in der Brennkammer durch Änderung der Brennstoffmenge geregelt.According to the object of the plant to be operated according to the new method, the temperature of the energy carrier medium is constant or variable according to the parameters entered. By detecting the output temperature, the average sum temperature of the combustion pulses and times or intervals between the combustion pulses in the combustion chamber is controlled by changing the amount of fuel depending on the requirements.
Ein entscheidendes Kriterium ist letztlich die benötigte Heizleistung. Dabei variiert die Vorlauftemperatur, um die Heizleistung an den Heizkörpern einer Heizanlage zu regeln. Bei konstanter Fließgeschwindigkeit des Heizmediums entspricht die benötigte Heizleistung der Differenz von Vorlauf und Rücklauf am Heizkessel. Die Aufgabe der Regelung ist es, diese einmal eingestellte Differenz konstant zu halten.A decisive criterion is ultimately the required heating capacity. The flow temperature varies in order to control the heat output on the radiators of a heating system. At constant flow rate of the heating medium, the required heating capacity corresponds to the difference between the flow and return at the boiler. The task of the control is to keep this once set difference constant.
Zu diesem Zweck wird die eingespritzte Brennstoffmenge alleine durch das erfindungsgemäße Variieren der Einspritzfrequenz verändert. Durch die gleichzeitig erfolgende Konstanthaltung der Brennstoff-Einspritzmenge pro Einspritz-Takt ist auch die Menge des eingebrachten Harnstoffes UL pro Einspritz-Takt nahezu konstant und ist nicht explizit auszuregeln, sondern wird durch die jeweils eingestellte Brennstoff/Luft-Gemisch- Einspritzdauer und somit -Einspritzmenge als alleinige Führungsgröße gesteuert. Die Fig. 2 zeigt ein konkretes Schema des zeitlichen Verlaufs der Einspritzungen von Brennstoff/Luft-Gemisch, zweitem Mengenanteil VL2 der Verbrennungsluft VL und Harnstofflösung UL in den Brennraum 10.For this purpose, the injected fuel quantity is changed solely by the variation of the injection frequency according to the invention. By simultaneously keeping constant the fuel injection quantity per injection cycle and the amount of introduced urea UL per injection cycle is almost constant and is not explicitly correct, but is determined by the respectively set fuel / air mixture injection duration and thus -Inspritzmenge controlled as the sole reference variable. FIG. 2 shows a concrete diagram of the time profile of the injections of fuel / air mixture, the second proportion VL2 of the combustion air VL and urea solution UL into the combustion chamber 10.
In y-Richtung sind die maximalen Mengen an Brennstoff/Luft-Gemisch- Einspritzimpulsen BLI, und an kurz vor deren Beginn jeweils schon beginnenden und erst kurz nach dessen Ende ebenfalls endenden Einbringungs-Impulsen des der Düse 30 zugeführten zweiten Mengenanteils VL2 der insgesamt benötigten Verbrennungsluft VL und des im hier etwa Δt = 9,2 ms dauernden Intervalls Il zwischen diesen beiden Einbringungs-Impulsen eingebrachten Harnstoffeinbringungs-Impulses Ul der auf der kühlen Seite 11 des Brennraums 10 über die dortige Düse 40 in denselben eingebrachten Harnstofflösung UL aufgetragen.In the y-direction are the maximum amounts of fuel / air mixture injection pulses BLI, and shortly before the beginning of each already beginning and shortly after its end also ending insertion pulses of the nozzle 30 supplied second portion VL2 of the total required combustion air VL and the interval Δt = 9.2 ms in this case between these two Insertion pulses introduced urea introduction pulse Ul applied on the cool side 11 of the combustion chamber 10 via the local nozzle 40 in the same introduced urea solution UL.
In x-Richtung ist die Zeit in ms aufgetragen, und es sind dort die kurzen Zeiträume Δt zwischen dem Beginn des Luft(VL2)-lmpulses LI und dem Beginn des Brennstoff- Einspritz-Impulses BLl und Δg zwischen dem Ende desselben und dem Ende des Luftimpulses LI sowie die Zeit zwischen Beginn und Ende jedes der Brennstoff/Luftgemisch-Impulses BLI abzulesen. In the x-direction, the time is plotted in ms, and there are the short periods Δt between the beginning of the air (VL2) pulse LI and the beginning of the fuel injection pulse BLl and Δg between the end thereof and the end of the Air pulse LI and the time between the beginning and end of each of the fuel / air mixture pulse BLI read.

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Verfahren zum Verfeuern von flüssigen Brennstoffen in Heizeinrichtungen, Fernwärmeanlagen, Kesselanlagen od. dgl. mit zumindest einer in einen im Wesentlichen unter Umgebungsdruck stehenden und mit der Außenatmosphäre über die Abgasführung (11) in direktem Kontakt stehenden Brennraum (1) ragenden, mit einem unter Druck stehenden Flüssigbrennstoff (FB) intermittierend beschickbaren Einspritzdüse (20) mit in unmittelbarer Nähe von deren Düsenöffnung (201) angeordneter Zuführung (30) für Verbrennungsluft (VL), dadurch gekennzeichnet, dass1. A method for burning liquid fuels in heaters, district heating systems, boiler systems od. Like. With at least one standing in a substantially ambient pressure and with the outside atmosphere via the exhaust guide (11) in direct contact combustion chamber (1) projecting, with a pressurized liquid fuel (FB) which can be fed intermittently and has an injection nozzle (20) arranged in the immediate vicinity of its nozzle opening (201) for combustion air (VL), characterized in that
- zur Erreichung einer hohen Variabilität der Gesamt-Heizleistung einer Anlage, insbesondere zumindest im Rahmen zwischen einfacher und fünfzigfacher Heizleistung ein und derselben Anlage- To achieve a high variability of the total heat output of a system, in particular at least in the context of simple and fifty times the heat of the same system
- ein geringer erster Mengen-Anteil (VL1) der für eine tatsächlich vollständige Verbrennung des Flüssigbrennstoffs (FB) nötigen Luft (VL) in Form von Luftbläschen mit geringem Durchmesser in den Flüssigbrennstoff (FB) eingebracht wird,a small first proportion (VL1) of the air (VL) needed for an actually complete combustion of the liquid fuel (FB) is introduced into the liquid fuel (FB) in the form of small diameter air bubbles,
- dass das so gebildete Flüssigbrennstoff/Luft-Gemisch (BLG), ein- oder mehrstufig, auf einen konstanten Druck von mindestens 10 bar, gegebenenfalls von mindestens 50 bar, und insbesondere bei höher viskosen Flüssigbrennstoffen von mindestens 100 bar, gebracht und intermittierend der in den Brennraum (10) der Anlage ragenden Brennstoff/Luft-Einspritzdüse (20) zugeführt und von derselben aus mit konstant gleichbleibendem Einspritzdruck in den Brennraum (10) hinein explosionsartig feinst zerstäubt wird,- That the thus formed liquid fuel / air mixture (BLG), one or more stages, to a constant pressure of at least 10 bar, optionally of at least 50 bar, and in particular at higher viscous liquid fuels of at least 100 bar, placed and intermittently in supplied to the combustion chamber (10) of the plant projecting fuel / air injection nozzle (20) and is atomized explosively from the same with constant constant injection pressure into the combustion chamber (10) into it,
- wobei jeweils die Zeitdauer (Δx) und somit die Menge des mit jedem einzelnen Brennstoff-Einspritzimpuls (Bl) eingebrachten Flüssigbrennstoff/Luft-Gemisches (BLG) auf einem jeweils gewünschten bzw. heizleistungsnötigen Wert konstant gehalten wird,- Wherein each of the time duration (.DELTA.x) and thus the amount of each liquid fuel injection pulse (Bl) introduced liquid fuel / air mixture (BLG) is kept constant at a respectively desired or Heizizleistungsnötigen value,
- dass die, die Heizleistung der Anlage bestimmende Gesamt-Menge des pro Zeiteinheit in den Brennraum (10) eingespritzten Flüssigbrennstoff/Luft-Gemisches (BLG) durch Variation der Zeitdauer (Δt) der Intervalle bzw. der Pausen (II) zwischen den einzelnen, mengenmäßig untereinander gleichen bzw. konstanten Brennstoff/Luft-Einspritzimpulsen (BLI) eingestellt bzw. geregelt wird, undthat the total amount of the liquid fuel / air mixture (BLG) injected into the combustion space (10) per unit of time is determined by varying the duration (Δt) of the intervals or pauses (II) between the individual, quantity equal to each other or constant fuel / air injection pulses (BLI) is set or regulated, and
- dass der im wesentlichen restliche, zweite, größere Mengenanteil (VL2) der Verbrennungsluft (VL) durch eine im Nahbereich der Öffnung (201) der Brennstoff/Luft- Einspritzdüse (20) angeordnete, bevorzugt durch eine diese Öffnung (201) ringartig umgebende Luftdüse (30), vorzugsweise ebenfalls intermittierend, in den Brennraum (10) eingebracht wird. - That the substantially remaining, second, larger proportion (VL2) of the combustion air (VL) by an in the vicinity of the opening (201) of the fuel / air injection nozzle (20) arranged, preferably by an opening (201) annularly surrounding air nozzle (30), preferably also intermittently, into the combustion chamber (10) is introduced.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass auch die Zufuhr des im wesentlichen restlichen, größeren Mengenanteils (VL2) der Verbrennungsluft (VL) in den Nahbereich der Düsenöffnung (201) der Brennstoff/Luft-Einspritzdüsen (20) intermittierend vorgenommen wird, und zwar bevorzugt in der Weise, dass jeder der Lufteinbringungsimpulse (LI) jeweils eine kurze Zeitspanne (Δf) vor dem Beginn der einzelnen Brennstoff/Luft-Einspritzimpulses (BLI) beginnt und jeweils eine kurze Zeitspanne (Δg) nach dem Ende jedes einzelnen Brennstoff/Luft-Einspritzimpulses (BLI) endet.2. The method according to claim 1, characterized in that the supply of the substantially remaining, larger proportion (VL2) of the combustion air (VL) in the vicinity of the nozzle opening (201) of the fuel / air injection nozzles (20) is made intermittently, Preferably, each of the air introduction pulses (LI) starts a short time (Δf) before the start of each fuel / air injection pulse (BLI) and a short time (Δg) after the end of each fuel. Air injection pulse (BLI) ends.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - zur Einhaltung der Grenzen der Stickoxid-Emission in den Verbrennungsabgasen (VA) - in den Bereich (11) des Brennraumes (10), von dem mindestens eine Abgasabführung (51) ausgeht, über mindestens eine Harnstoff- Einspritzdüse (40) ebenfalls intermittierend, eine Harnstofflösung (UL) eingedüst wird, wobei jeweils unter Anpassung an die Menge der jeweils pro Brennstoff/Luft- Einspritzimpuls (BLI) durch die Brennstoff/Luft-Einspritzdüse (20) eingebrachten Menge an Flüssigbrennstoff/Luft-Gemisch (BLG), die pro Harnstoff-Einspritzimpuls (Ul) eingebrachte Menge der Harnstofflösung geregelt wird, wobei der Beginn des jeweiligen Harnstoff-Eindüsimpulses (Ul) jeweils innerhalb eines kurzen Zeitintervalls nach dem Ende jedes der Einspritzimpulse (BLI) des Flüssigbrennstoff/Luft-Gemisches (BLG) und das Ende desselben jeweils innerhalb eines kurzen Zeitintervalls vor Beginn des jeweils nächsten Brennstoff/Luft-Einspritzimpulses (BLI), vorzugsweise innerhalb eines Zeitraums, in welchem keine Flamme in dem Brennraum (10) brennt, vorgenommen wird.3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that - to comply with the limits of the nitrogen oxide emission in the combustion exhaust gases (VA) - in the region (11) of the combustion chamber (10), of which at least one flue gas discharge (51 ), via at least one urea injection nozzle (40) also intermittently, a urea solution (UL) is injected, wherein each adapted to the amount of each fuel / air injection pulse (BLI) by the fuel / air injection nozzle (20 ) amount of liquid fuel / air mixture (BLG) introduced, per urea injection pulse (Ul) introduced amount of urea solution is regulated, wherein the beginning of each urea Eindüsimpulses (Ul) within a short time interval after the end of each of the injection pulses (BLI) of the liquid fuel / air mixture (BLG) and the end thereof each within a short time interval before the beginning of each next fuel / Luf t-injection pulse (BLI), preferably within a period in which no flame in the combustion chamber (10) burns, is made.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels mindestens eines entsprechenden Sensors die aktuelle reale Menge des ersten Mengenanteils (VL1) an Verbrennungsluft (VL), der in Form von kleinen Luftbläschen in den Flüssigbrennstoff (FB) eingebracht wird bzw. worden ist, und die jeweilige tatsächliche Menge an Flüssigbrennstoff (FB) durch kontinuierliche Messung der kapazitiven, densitometrischen und/oder Strahlungs-Absorptionseigenschaften des Flüssigbrennstoff/Luftgemisch(BLG)-Strorns vor dessen Eintritt in die das Flüssigbrennstoff/Luftgemisch (BLG) mit Druck beaufschlagende Hochdruck- Brennstoffpumpe (25) bestimmt wird bzw. werden und dass mittels der von dem genannten Sensor erhobenen Daten der in den Flüssigbrennstoff (FB) nötigerweise einzubringende erste, geringere Mengenanteil (VL1) der tatsächlich nötigen Verbrennungsluft (VB) an eine die dafür zuständige Luftbeimengungsvorrichtung (24) steuernde Regelungseinheit (61) abgegeben wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that by means of at least one corresponding sensor, the current real amount of the first portion (VL1) of combustion air (VL), which is introduced in the form of small air bubbles in the liquid fuel (FB) and the respective actual amount of liquid fuel (FB) by continuous measurement of the capacitive, densitometric and / or radiation absorption properties of the liquid fuel / air mixture (BLG) stream before it enters the liquid fuel / air mixture (BLG) Pressure acting high-pressure fuel pump (25) is determined or be and that by means of the data collected by the said sensor in the liquid fuel (FB) necessarily to be introduced first, lower proportion (VL1) of the actually required combustion air (VB) to one of them Responsible Luftbeimengungsvorrichtung (24) controlling control unit (61) delivered becomes.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität des Flüssigbrennstoffs (FB) vor Einbringung des ersten, geringeren Verbrennungsluft-Mengenanteils (VL1) in denselben für die Bildung des Flüssigtreibstoff/Luft-Gemisches (BLG) durch Vorerhitzung (23) des Flüssigbrennstoffes (FB), insbesondere für den Fall, dass es sich um einen rezenten bzw. Bio-Brennstoff, wie z.B. Rapsöl, oder um ein schwereres Mineralöl handelt, auf einen die Fließ- und Zerstäubungsfähigkeit an der Brennstoff/Luft-Einspritzdüse (20) gewährleistenden Wert abgesenkt wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the viscosity of the liquid fuel (FB) prior to introduction of the first, lower proportion of combustion air (VL1) in the same for the formation of the liquid fuel / air mixture (BLG) by preheating ( 23) of the liquid fuel (FB), in particular in the event that it is a recent or biofuel, such as Rapeseed oil, or is a heavier mineral oil, is lowered to a value ensuring flow and atomization capability at the fuel / air injector (20).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (Δx) bzw. Zeitdauer der Brennstoff/Luft-Einspritzimpulse (BLI) jeweils für einen bestimmten Heizleistungsbereich der Anlage auf einen jeweils dann konstant gehaltenen Wert von 1 bis 100 ms, vorzugsweise von 1 bis 10 ms, und insbesondere von 2,5 bis 5 ms, eingestellt wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the length (.DELTA.x) or time duration of the fuel / air injection pulses (BLI) each for a given heating power range of the system to a value then held constant from 1 to 100 ms, preferably from 1 to 10 ms, and in particular from 2.5 to 5 ms.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspannen bzw. Intervalle (Δt) bzw. (II) zwischen den einzelnen, für einen bestimmten Heizleistungsbereich der Anlage eingestellten und konstant gehaltenen Brennstoff/Luft- Einspritzimpulsen (BLI) zwischen 0,1 ms und 1 s, vorzugsweise zwischen 1 und 10 ms, variiert werden.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the time periods or intervals (.DELTA.t) or (II) between the individual, set for a certain heating power range of the system and kept constant fuel / air injection pulses (BLI) between 0.1 ms and 1 s, preferably between 1 and 10 ms.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspannen (Δf, Δg) für die Einbringungsimpulse (LI) des restlichen bzw. zweiten, größeren, intermittierend eingebrachten Mengenanteils (VL2) der Verbrennungsluft (VL) zur Brennstoff/Luft-Einspritzdüse (20) von zwischen 0,1 bis 1 ,0 ms vor Beginn bis 0,1 bis 0,5 ms nach Ende jedes Brennstoff/Luft-Einspritzimpulses (BLI) eingestellt werden.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the time periods (.DELTA.f, .DELTA.g) for the injection pulses (LI) of the remaining or second, larger, intermittently introduced proportion (VL2) of the combustion air (VL) to the fuel / Air injection nozzle (20) of between 0.1 to 1, 0 ms before start to 0.1 to 0.5 ms after the end of each fuel / air injection pulse (BLI) can be adjusted.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Harnstoff-Einspritzimpulse (Ul) eine Dauer von 0,5 bis 10 ms, insbesondere von 1 bis 5 ms, aufweisen und jeweils im Wesentlichen etwa in der Mitte des Zeitintervalls (Δt) bzw. (II) zwischen dem Ende eines vorhergegangenen Brennstoff/Luft-Einspritzimpulses (BLl) und dem Beginn des darauf folgenden Brennstoff/Luft-Einspritzimpulses (BLI) vorgenommen werden.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the urea injection pulses (UI) have a duration of 0.5 to 10 ms, in particular from 1 to 5 ms, and in each case substantially in the middle of the time interval (.DELTA.t) or (II) between the end of a previous fuel / air injection pulse (BLl) and the beginning of the subsequent fuel / air injection pulse (BLI) are made.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der restliche bzw. zweite, größere Mengenanteil (VL2) der im Bereich der Flüssigbrennstoff/Luft-Einspritzdüse (20) zuzuführenden Verbrennungsluft (VL) für dessen bzw. deren (Vor-)Erhitzung durch einen Wärmetauscher (34) im Brennraum (10) der Anlage geleitet wird.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the remaining or second, larger proportion (VL2) in the region of Liquid fuel / air injector (20) to be supplied combustion air (VL) for its or their (pre-) heating by a heat exchanger (34) in the combustion chamber (10) of the system is passed.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Zuführung, insbesondere des restlichen bzw. zweiten, größeren Mengenanteils (VL2) der Verbrennungsluft (VL) mittels einer an die Luftzufuhr- Regelungseinheit (6, 61) angeschlossenen, in der Verbrennungsabgas-Abführung (52) angeordneten Lambda-Sonde (52) vorgenommen wird.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the control of the supply, in particular the remaining or second, larger proportion (VL2) of the combustion air (VL) by means of a to the air supply control unit (6, 61) connected , in the combustion exhaust gas discharge (52) arranged lambda probe (52) is made.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die intermittierende Zufuhr des Flüssigbrennstoff/Luft-Gemisches (BLG) zur Brennstoff/Luft- Einspritzdüse (20) und/oder des restlichen bzw. zweiten, größeren Mengenanteils (VL2) der Verbrennungsluft (VL) zur Lufteinbringungsdüse (30) mittels mindestens eines von der Regelungseinheit (61) gesteuerten bzw. steuerbaren Ventils (31) bewerkstelligt wird.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the intermittent supply of the liquid fuel / air mixture (BLG) to the fuel / air injection nozzle (20) and / or the remaining or second, larger proportion (VL2) the combustion air (VL) to the air introduction nozzle (30) by means of at least one of the control unit (61) controlled or controllable valve (31) is accomplished.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das überschüssige Flüssigbrennstoff/Luft-Gemische (BLG) der Hochdruckpumpe (25) und/oder der Brennstoff/Luft-Einspritzdüse (20) vor Wiedereinführung in die Hochdruckpumpe (25) in einen Absetzgefäß (27) mit Luftabscheider von der im genannten Gemisch (BLG) enthaltenden Luft reduziert wird.13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the excess liquid fuel / air mixtures (BLG) of the high pressure pump (25) and / or the fuel / air injection nozzle (20) before reintroduction into the high pressure pump (25) into a settling vessel (27) with an air separator of the said mixture (BLG) containing air is reduced.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der pro Lufteinbringungsimpulses (LI) durch die Lufteinbringungsdüse (30) in den Brennraum (10) eingebrachten Verbrennungsluft (VL) entweder mittels der Öffnungsdauer und/oder der Öffnungsweite und/oder des Drucks der Verbrennungsluft (VL2) eines der genannten Luft-Einbringungsdüse (30) vorgeschalteten Ventils (33) oder mittels der Öffnungsdauer der Einspritzdüse (30) selbst, insbesondere einer Piezo-Einspritzdüse oder eines elektromechanischen Magnet- oder Piezoventils mit davon gesonderter Brennstoffdüse, geregelt wird.14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the amount of per Lufteinbringungsimpulses (LI) through the Lufteinbringungungsdüse (30) into the combustion chamber (10) introduced combustion air (VL) either by means of the opening period and / or the opening width and / or the pressure of the combustion air (VL2) of one of said air-introduction nozzle (30) upstream valve (33) or by the opening duration of the injection nozzle (30) itself, in particular a piezo injector or an electromechanical solenoid or piezo valve with separate fuel nozzle , is regulated.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass für die Zündung des Flüssigbrennstoff/Luft-Gemisches (BLG) eine Hochspannungslichtbogen-Zündeinrichtung und/oder Glühkerze eingesetzt wird.15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that for the ignition of the liquid fuel / air mixture (BLG), a high-voltage arc ignition device and / or glow plug is used.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass über eine im Nahbereich der Brennstoff-Einspritzdüse (20) gesondert angeordnete, von einem Gebläse (31), gegebenenfalls ebenfalls intermittierend mit Luft (LU) versorgbare Luftzuführung (313) eine gegebenenfalls gewünschte bzw. notwendige Einblasung von Luft in den Brennstoffnebel im Brennraum (10) vorgenommen wird. 16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that arranged over a in the vicinity of the fuel injection nozzle (20) separately from a blower (31), possibly also intermittently with air (LU) supplied air supply (313) an optionally desired or necessary injection of air into the fuel mist in the combustion chamber (10) is made.
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