WO1997049952A9

WO1997049952A9 - Verfahren und konstruktion eines brenners zur oberflächenverbrennung für flüssige brennstoffe

Info

Publication number: WO1997049952A9
Application number: PCT/EP1997/003311
Authority: WO
Filing date: 1997-06-24
Publication date: 1998-07-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem durch die Kombination der Aggregate eines (Start-)Brenners mit einem porösen Körper eine Oberflächenverbrennung für flüssige Brennstoffe realisiert wird. Der Start des Brenners erfolgt durch eine elektrische Vorheizung oder durch die Aktivierung des Startbrenners. Der Übergang in die Oberflächenverbrennung geschieht durch kurzfristige Unterbrechung des Brennstoffstromes. Im Bereich des Startbrenners wird dann bei gleicher Strömungsführung ein Brennstoffdampf-Luft-Gemisch erzeugt, das am porösen Körper verbrannt werden kann. Die Einkopplung der Energie zur Verdunstung des Brennstoffs im Dauerbetrieb kann über verschiedene Mechanismen erfolgen. Durch einen geschichteten Aufbau der Oberfläche kann die erforderliche Wärmeeinkopplung eingestellt werden. Durch eine spezielle Oberflächengeometrie kann - bei erforderlichen Randbedingungen - Sekundärluft ohne Gefahr einer Selbstzündung vor der Oberflächenverbrennung zugeführt werden.

Description

Patentanmeldung

Verfahren und Konstruktion eines Brenners zur Oberflächenverbrennung für flüssige Brennstoffe

Beschreibung:

Grundlage des Patents ist ein Brenner für flüssige Brennstoffe (im folgenden beispielhaft und kurz Öl genannt), mit dem die Verbrennung mit Sauerstoff (oder einem sauerstoffhaltigen Gas, im folgenden beispielhaft und kurz Luft genannt) an einer porösen Oberfläche stabilisiert wird, das erforderliche Konzept zur Gemischaufbereitung sowie die Betriebsweise des Brenners.

Die Technik der Oberflächenverbrennung ist aus der Verbrennung von Gasen bekannt und wird dort bereits für Strahlungsbrenner zum Beispiel zur Beheizung von Industriehallen und zur Gebäudebeheizung (Gas- Wandthermen) eingesetzt.

Die Vorteile der Oberflächenverbrennung basieren auf der Stabilisierung der Flamme in direkter Nähe der Oberfläche beziehungsweise im Material der verwendeten Oberflächenstruktur. Der Festkörper heizt sich durch die Nähe der Flamme stark auf und kann einen großen Teil der Reaktionswärme durch Wärmestrahlung an die Umgebung abgeben. Damit wird eine effektive Art der Flammenkühlung und dadurch eine Absenkung der thermischen Stickoxidbildung erreicht. Da die Wärmeübertragung zu einem großen Teil durch Wärmestrahlung erfolgt, kann der Wärmetauscher sehr kompakt ausgeführt werden. Aufgrund der niedrigen Geschwindigkeit der Gase an der Oberfläche und der damit verbundenen geringen Turbulenzen werden Flammengeräusche weitgehend vermieden.

Darüber hinaus bietet die Struktur der porösen Oberfläche die Möglichkeit, katalytisch wirksame Stoffe in den Kontakt mit Verbrennungsgasen zu bringen und so direkten Einfluß auf die Reduzierung von Schadstoffen in der Reaktionszone zu nehmen. Für die Oberflächenverbrennung muß die Gemischbildung bereits vor der Oberfläche weitgehend abgeschlossen sein. Während die Gemischbildung bei Gasen relativ einfach umzusetzen ist, erfordert die Vormischung flüssiger Brennstoffe einen höheren technischen Aufwand. Aspekte der Entmischung durch Kondensation und Agglomeration müssen berücksichtigt werden. Die Gefahr einer Selbstzündung des Gemisches unterhalb der Oberfläche muß ausgeschlossen werden.

Das Problem der homogenen Gemischbildung bei flüssigen Brennstoffen besteht in der Aufheizphase, die zur Verdunstung oder Verdampfung des Brennstoffs notwendig ist. Bei Heizöl führen Konzepte zur Verdampfung oder Verdunstung von Flüssigkeitsfilmen, die entweder an heißen Oberflächen herablaufen oder durch kapillare Kräfte angesaugt werden, meist zu dem Problem der Bildung von Ablagerungen an den Oberflächen des Verdampfers. Die Ablagerungen sind Reaktionsprodukte aus Crackreaktionen im Brennstoff Heizöl EL, die bei Temperaturen oberhalb von 400 °C auftreten. Solch hohe Temperaturen bis oberhalb des Siedeendes des Heizöls (380 bis 400 °C) sind aber für einen ausreichenden Wärmeübergang von der Verdampferwand an das flüssige Medium erforderlich. Die Ablagerungen führen zu einer Verschlechterung des Wärmeübergangs und damit zur Störanfälligkeit des Systems.

Die Aufgabe der Gemischaufbereitung wird erfindungsgemäß gelöst durch das Konzept der Zerstäubung und Verdunstung des Brennstoffs in einen Luftstrom. Die Aufgabe der erforderlichen Startfähigkeit des Systems (beim Kaltstart des Brenners steht die zur Gemischbildung (Verdunstung) notwendige thermische Energie noch nicht zur Verfügung) wird erfindungsgemäß gelöst durch das Konzept der Kombination eines Startbrenners (drallunterstützte Flammenrohrstabilisierung) mit einem Oberflächenbrenner, und der Möglichkeit, die Aggregate des Startbrenners zur Aufbereitung eines Brennstoff- Luftgemischs für den Oberflächenbrenner zu nutzen.

Die erforderliche Wärmeeinkopplung erfolgt über verschiedene Mechanismen, die in ihrer Summe die vollständige Verdunstung gewährleisten und eine Überhitzung des Brennstoffgemischs vermeiden. Dadurch wird die Gefahr der Selbstzündung des Gemischs in der Gemischbildungszone vermieden. Im Gegensatz zum bisherigen Stand des Wissens (Literatur, Angabe der Mineralölindustrie) der Zündtemperatur zum Beispiel des Brennstoffs Heizöl EL (220 °C) tritt eine Selbstentzündung des Brennstoff-Luft-Gemisches unter den Bedingungen in diesem Brennerkonzept erst bei sehr viel höheren Temperaturen (>500 °C) auf. Erst dadurch kann die homogene Gemischbildung (vollständige Verdampfung und überstöchiometrische Mischung mit Luftsauerstoff) erreicht werden.

Zur Vermeidung der Bildung von Ablagerungen muß der Kontakt des flüssigen Brennstoffs mit heißen Wänden vermieden werden. Dies gilt sowohl für den Prozeß der Gemischbildung als auch für den Transport des Gemisches zur Oberfläche des Brenners. Die glühende Oberfläche zur Flammenstabilisierung stellt keine kritische Zone dar, da diese aufgrund ihrer hohen Temperatur nicht benetzt wird. Eventuell beim Start gebildete Ablagerungen können hier sogar rückstandsfrei abgebrannt werden.

Gegenstand des Patents ist ein Brenner für flüssige Brennstoffe, mit einer zentralen Brennstofflanze, einer Luftzufuhrung, die mit einer Dralleinrichtung versehen sein kann, mit einer Zündvorrichtung, mit einem optionalen Flammenrohr, mit einem optionalen Wärmetauscher zur Luftvorwärmung und mit einem porösen Körper zur Stabilisierung einer großflächigen bzw. großvolumigen Flamme.

Der Brenner arbeitet in zwei Betriebszuständen. Der Zustand I, der Startmodus, dient dem Vorheizen des Brenners auf eine Mindestbetriebstemperatur. Das Vorheizen kann durch eine elektrische Heizung erfolgen. Mit der Zielsetzung einer möglichst geringen elektrischen Energieaufnahme - zum Beispiel bei taktenden Kleinfeuerungsanlagen - gestattet die erfindungsgemäße Konstruktion und Betriebsweise jedoch auch die Aufheizung durch einen Start-Brennerbetrieb. Der Brenner arbeitet als Flammenrohr-stabilisierter Brenner im Inneren der umschließenden Oberfläche. Dieser Betriebszustand dient nur zur Aufheizung des Systems auf die Mindest-Betriebstemperatur des Zustande II und ist zeitlich kurz ausgelegt. Die erfindungsgemäße Konstruktion gestattet es, diesen Brenner mit geringem Aufwand (Minimierung der notwendigen Brenneraggregate sowie der elektrischen Energie zur Versorgung der Aggregate) zu betreiben.

Die Rauchgase des Startbrenners im Betriebszustand I können direkt durch den porösen Körper geleitet werden. Dadurch verbessert sich der Wärmeübergang der Gase an den aufzuheizenden Körper, so daß im Vergleich zu einer Vorbeiströmung der Gase eine Verkürzung der Startphase erreicht werden kann. Eine mechanische Versperrung einer zweiten Wegführung der Rauchgase des Startbetriebes entfällt damit ebenfalls.

Zum Abbruch des Betriebszustands I (Startbetrieb) genügt es, die stabile Verbrennung des Brennstoffhebel-Luftgemischs kurzfristig zu unterbrechen. Dies geschieht zweckmäßig durch eine sehr kurze Unterbrechung der Ölzufuhr. Nach dem Verlöschen der Flamme kann sich bei erneuter Ölzufuhr keine neue Flammenzone ausbilden, wenn die Zündvorrichtung im Inneren des Brenners nicht aktiviert wird. Im Bereich des Flammenrohres wird dann ein Öldampf- Luftgemisch erzeugt, das dem Bereich des porösen Körpers zugeführt werden kann.

Das Gemisch kann an der Oberfläche dann konventionell durch Zündelektroden entzündet werden. Das entwickelte Konzept gestattet es jedoch auch, auf die außen liegende Zündeinrichtung zu verzichten und eine Selbst-Entzündung des Gemisches an der Oberfläche zu bewirken. Dies gelingt, wenn die Temperatur der Oberfläche an mindestens einer Stelle genügend hoch liegt. Durch den Startbrenner kann der Bereich um das Flammenrohrende genügend stark aufgeheizt und leicht zum Glühen gebracht werden. Durch den relativ großflächigen Zündbereich an dem (teilweise oder ganz glühenden) porösen Körper können die Startemissionen des Betriebsmodus II der Verbrennung am porösen Körper im Vergleich zu punktuellen Zündquellen (z. B. Zündelektroden) niedrig gehalten werden.

Durch eine geeignete Strömungsführung (Ziel einer schnellen Homogenisierung des Gemisches) und Begrenzung der Temperatur (insbesondere der Wärmeeinstrahlung durch die glühende Oberfläche) kann die Selbstentzündung des zündfähigen Öldampf-Luft-Gemisches innerhalb des Brenners vermieden werden. Bei Einsatz des Brenners in Prozessen, die eine hohe Luftvorwärmung durch eine notwendige Abgaskühlung beinhalten (chemische Hochtemperaturprozesse, Stirlingmotor, u. a.), oder bei anderen erforderlichen Randbedingungen kann die Selbstzündung auch durch die Einkopplung von Rauchgasen in die Gemischbildungszone und / oder durch die Teilung des Luftstroms in einen Primär- und einen Sekundärluftstrom vermieden werden. Beide Methoden bewirken eine Inertisierung des Gemisches (Reduzierung des Sauerstoffbartialdrucks) und damit eine erhöhte Zündverzögerung. Die Rauchgase können über Öffnungen im Bereich der Gemischbildung zugeführt werden. Die Dosierung der Rauchgase kann über die Veränderung der Fläche der Öffnung zum Beispiel durch einen Schieber oder eine Platte auch während des Betriebs erfolgen. Eine Temperatursteuerung der Veränderung der Fläche kann effizient durch Temperaturfühler oder Bimetalle oder auch strömungstechnisch erfolgen.

Rauchgase können durch den Impuls der Luft im Startbrenner (kurz: Primärluft) angesaugt werden. Die Primärluft kann auch durch Wärmetauscher (8) vor Eintritt in die Brennkammer vorgeheizt werden. Durch das Einbringen des Öls in das heiße Rauchgas-Primärluft-Gemisch erfolgt eine schnelle Verdunstung des Öls sowie eine homogene Vermischung.

Eine partielle chemische Umsetzung des Öls kann durch die Wahl der Prozeßparameter (Temperatur, Luftmenge, Rauchgasmenge) erreicht werden. Der Raum im Flammenrohr des Startbrennners fungiert dann als Vormisch- sowie Vorreaktionsraum.

Bei einer Teilung des Luftstroms (zwecks Inertisierung der Gemischbildungszone) erfolgt die Zumischung weiterer Luft (kurz: Sekundärluft) stromabwärts des Flammenrohrs. Die Sekundärluft kann ebenfalls durch Wärmetauscher (8) vor der Zumischung vorgeheizt werden. Der Impuls der Sekundärluft kann zur Überwindung des Druckverlustes der Matrix des Oberflächenbrenners genutzt werden.

Der Oberflächenbrenner besteht aus einem porösen Körper (z. B. Edelstahl, Keramik). Dieser kann an der Rauchgasaustrittsöffhung hinter dem Startbrenner oder zylindrisch um diesen herum angebracht sein.

Um eine Rückzündung des Brennstoffgemischs in den Bereich der Sekundärluftzumischung (vor den Oberflächenbrenner) durch die heiße Oberfläche zu vermeiden, kann der Oberflächenbrenner durch die Sekundärluft selbst gekühlt werden. Die Vorwärmung der Sekundärluft erfolgt dann teilweise oder ganz im Oberflächenbrenner.

Eine besonders gleichmäßige Zumischung der Sekundärluft ohne Gefahr einer vorzeitigen Zündung des Gemisches ist durch die Mischung in der Oberflächenmatrix selbst möglich. Dies gelingt mit dem Einsatz eines porösen Wabenkörpers, dessen Waben abwechselnd von Luft und Brennstoffgemisch durchströmt werden (Abbildung 3). Die Zuführung der Stoffströme (Brennstoffgemisch und Sekundärluft) kann im Gleich- oder im Gegenstrom erfolgen. Im Gegenstrom gelingt die Verteilung der Ströme durch das wechselseitige Verschließen der Wabenkanäle besonders einfach. Beide Stoffströme treten in Wabenkanäle ein, in denen sich dann das zündfähige Gemisch bildet.

Der Oberflächenbrenner kann zur Beeinflussung der chemischen Umsetzung des Öls mit oberflächenvergrößernden Stoffen und/oder mit katalytisch aktiven Stoffen beschichtet sein.

Die Zufuhr der zur Verdunstung des Brennstoffs und zur Aufheizung der Verbrennungsluft notwendigen Energie kann auf verschiedenen Wegen erfolgen. Effizient kann eine Kombination der beschriebenen Wege sein.

Durch die Aufheizung der Luft auf eine Temperatur entsprechend dem Siedeende des verwendeten Brennstoffs (bei Heizöl ca. 400°C) wird die Rückkondensation von verdunstetem Brennstoff vermieden. Bei einer weiteren Aufheizung der Luft kann der Energiebedarf zur Verdunstung des Brennstoffs aus dem Luftstrom gedeckt werden. Die Erzeugung des Brennstoffdampfes erfolgt dann zweckmäßig durch die direkte Einspritzung des Brennstoffs in die heiße Luft.

-Wärmetauscher:

Durch einen Wärmetauscher kann die Verbrennungsluft vor der Mischung mit dem Brennstoffhebel aufgeheizt werden. Der Wärmetauscher kann in Form von Rohren, die von der Luft durchströmt werden, außerhalb oder innerhalb des Brenners angeordnet sein. Durch die Anordnung innerhalb des Brenners kann eine Überhitzung des Bereichs der Brennstoff- Luft-Mischung durch Wärmeabfuhr vermieden werden.

Wird der Wärmetauscher außerhalb des Brenners angeordnet, kann damit auch Niedertemperaturwärme (durch Rauchgaskühlung) in Hochtemperaturprozesse (Chemie, Stirling, u. a.) eingekoppelt werden. Einkopplung heißer Rauchgase

Wenn Rauchgase der Verbrennung auf hohem Temperaturniveau entnommen werden, gelingt darüber die Zufuhr eines Teil oder der gesamten Wärme, die zur Verdunstung des Brennstoffs erforderlich ist. Die Rauchgase bewirken darüber hinaus eine Inertisierung der Gemischbildungszone sowie eine zusätzliche Kühlung der Flammenzone.

-Wärmestrahlung

Die Abgabe der Wärme durch Strahlung durch den im Betriebszustand II sehr heißen porösen Körper erfolgt sowohl nach außen (an das zu beheizende Medium, z.B. Kesselwasser) als auch nach innen. Dieser Effekt kann zur Beheizung der Vormischzone genutzt werden, wenn diese innerhalb eines von dem porösen Körper umschlossenen Bereichs liegt. Die Verdunstung des Brennstoffs erfolgt dann nicht nur durch konvektiven Wärmetransport der heißen Luft an die Öltröpfchen, sondern auch durch die direkte Einstrahlung auf die einzelnen Tropfen. Die Begrenzung der Temperatur in der Vormischzone kann zum Schutz vor Selbstentzündung des Gemisches durch eine geschichtete Bauweise des porösen Körpers erfolgen. Die äußere Schicht der Oberfläche wird in Bezug auf die Unterstützung der Verbrennung optimiert (Material, Werkstoffe, Struktur). Die innere Schicht wird in Bezug auf die genaue Einkopplung der notwendigen Wärme optimiert (Wärmeleitungs- und Strahlungseigenschaften) .

-Rückführung von an dem porösen Körper erhitztem Öldampf:

Durch die Einsaugung von überhitztem Öldampf-Luft-Gemisch in den Bereich der Brennstoff- und Luftzufuhr kann Wärme zur Verdunstung in die Vormischzone eingetragen werden. Bei der Beaufschlagung des porösen Körpers mit dem Öldampf kommt es durch die Strahlung des Körpers nach innen zu einer weiteren Erwärmung des Gemisches. Ein Teil des Gemischstromes kann durch den Unterdruck der Luftzufuhrung in den Bereich der Vormischkammer zurückgesaugt werden. Dies erfolgt nach dem gleichen Prinzip wie die Einsaugung von Rauchgasen zur Flammenkühlung bei herkömmlichen Brennern. Wird das Flammenrohr für den Brenner im Betriebszustand I mit Rezirkulationsöffhungen betrieben, so erfolgt die Rücksaugung von überhitztem Öldampf automatisch durch diese Öffnungen.

Claims

Ansprüche:

1. Verfahren zur Verbrennung flüssiger Brennstoffe, bei dem die Verbrennungszone zum Teil oder ganz an oder in einer porösen Oberfläche stabilisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischbildung von Brennstoff und Sauerstoff (oder Luftsauerstoff, im folgenden kurz: Luft) vor Durchtreten der Oberfläche durch die direkte Eindüsung (Zerstäubung) des Brennstoffs in die Luft erfolgt. Die zur Verdunstung des Brennstoffs notwendige Wärmezufuhr erfolgt durch Einkopplung der Verbrennungswärme über Wärmetauscher, Einkopplung heißer Rauchgase, Wärmeeinstrahlung der heißen Oberfläche und / oder interne Konvektion der Gase. Der Start des Systems (gekennzeichnet durch das Fehlen der erforderlichen Wärme zur Verdunstung) kann ganz oder teilweise durch elektrische Vorwärmung und / oder ganz oder teilweise durch die Zündung des Brennstoff-Luft- Gemisches räumlich vor Durchtreten der Oberfläche erfolgen. Nach Erreichen einer Mindestbetriebstemperatur erfolgt der Übergang zur Oberflächenverbrennung.

2. Brenner für flüssige Brennstoffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer zentralen Brennstofflanze 1, mit einer Luftzuführung 2, mit einer optionalen Dralleinrichtung 3, mit internen und optionalen externen Zündelektroden 4, mit einer Möglichkeit der Zufuhrung von Rauchgasen 5, mit einem optionalen Flammenrohr 6 zur Stabilisierung der Flamme ein Brenner zum Start des Systems gebildet wird. Um diesen herum ist ein poröser Körper 7 als Oberflächenbrenner, ein optionaler Wärmetauscher 8 zur Luftvorwärmung, eine optionale elektrische Heizung 9 angeordnet. Die Aggregate des Startbrenners werden zur Gemischaufbereitung für die Oberflächenverbrennung genutzt. Die Rauchgase des Startbrenners können direkt durch die poröse Oberfläche geleitet werden.

3. Brenner für flüssige Brennstoffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang vom Startbetrieb zur Oberflächenverbrennung bei Erreichen einer Mindestbetriebs-temperatur vorzugsweise durch die kurzzeitige Unterbrechung des Brennstoffstromes erfolgt. Dadurch erlischt die Flamme des Startbrenners. Der Brenner kühlt jedoch nur wenig aus. Insbesondere bleibt die Temperatur der porösen Oberfläche so hoch, daß bei erneuter Brennstoffzufuhr eine Selbstzündung des Gemisches an dem porösen Körper erfolgen kann. Eine Zündung des durchaus zündfähigen Gemisches im Bereich des Startbrenners erfolgt aufgrund einer ausreichenden Zündverzögerungszeit (abhängig von Brennstoffverhältnis und Temperatur) nicht.

4. Brenner für flüssige Brennstoffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Zuführung von Rauchgasen in den Bereich der Gemischbildung eine Inertisierung des Gemisches und dadurch eine Verlängerung der Zündverzögerungszeit bewirkt werden kann. Gleichzeitig kann dadurch die Zuführung der zur Verdunstung des Brennstoffs erforderlichen Energie ganz oder teilweise erfolgen.

5. Brenner für flüssige Brennstoffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Aufteilung des Luftstroms in

■ einen Primärluftstrom, der über die Luftdüse des Startbrenners zugeführt wird und in dem die primäre Gemischbildung erfolgt und

■ einen Sekundärluftstrom der in einem Bereich stromabwärts der Primärluftzufuhrung nahe der porösen Oberfläche oder in dieser dem primären Gemisch zugemischt wird, eine Inertisierung des Gemisches und dadurch eine Verlängerung der Zündverzögerungszeit bewirkt werden kann. Eine besonders gleichmäßige Zumischung der Sekundärluft ohne Gefahr einer vorzeitigen Zündung vor Eintritt in die poröse Oberfläche kann durch die Mischung in der Oberflächenmatrix selbst ermöglicht werden. Dies gelingt mit dem Einsatz eines porösen Wabenkörpers, dessen Waben abwechselnd von Luft und Brennstoffgemisch durchströmt werden (Fig. III).

6. Brenner für flüssige Brennstoffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der zur Verdunstung des Brennstoffs erforderlichen Energie vorzugsweise ganz oder teilweise durch die mittels Wärmetauscher aufgeheizte Luft erfolgt. Der Wärmetauscher koppelt dabei einen Teil der freigesetzten Wärme der Verbrennung wieder in den Prozeß ein und kann innerhalb oder außerhalb der Oberfläche angebracht sein.

7. Brenner für flüssige Brennstoffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der zur Verdunstung erforderlichen Energie ganz oder teilweise vorzugsweise durch Strahlung des um die Vormischzone angeordneten heißen porösen Körpers eingebracht wird. Die Wärmeeinstrahlung in den Brenner kann durch eine Wärmeschutzschicht begrenzt werden, indem der poröse Körper als geschichtete Struktur ausgelegt wird. Die Auslegung der inneren Schicht orientiert sich an dem erforderlichen Wärmetransport nach innen. Die Auslegung der äußeren Schicht orientiert sich an den Erfordernissen eines guten und schadstoffarmen Ausbrandes. Dazu kann diese mit oberflächenvergrößernden Stoffen und / oder mit katalytisch aktiven Stoffen beschichtet werden.

8. Brenner für flüssige Brennstoffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der zur Verdunstung erforderlichen Energie ganz oder teilweise durch eine interne Rezirkulation von (heißen) Gasen, Luft und / oder Brennstoffdampf, die / der an der Innenseite des heißen porösen Körpers vorbei geleitet wurden, erfolgt.

10 GEÄNDERTE ANSPRÜCHE

[beim Internationalen Büro am 3. Dezember 1997 (03.12.97) eingegangen; ursprüngliche Ansprüche 1-3 und 7-8 durch geänderte Ansprüche 1-3 und 7-9 ersetzt alle weiteren Ansprüche unverändert (3 Seiten) ]

1. Verfahren zur Verbrennung flüssiger Brennstoffe, bei dem die Verbrennungszone zum Teil oder ganz an oder in einer porösen Oberfläche stabilisiert wird, mit einer Zone zur Verdampfung des Brennstoffs in dem von der porösen Oberfläche 7 umschlossenen Raum, mit einer zentralen Brennstofflanze 1, mit einer Luftzuführung 2 und mit einer internen Zündeinrichtung 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Verdunstung des Brennstoffs notwendige hohe Wärmezufuhr auch bei bei hochsiedenden Brennstoffen, wie zum Beispiel Heizöl EL, durch eine durch interne Konvektion durch Öffnungen im oder am Flammenrohr 6 und innenliegende Wärmetauscher 8 bedingte Homogenisierung der Temperatur und Konzentration der Stoffe ohne Gefahr einer Zündung im Mischbereich ermöglicht wird.

2. Brenner für flüssige Brennstoffe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß mit einer optionalen Dralleinrichtung 3, mit einer Möglichkeit der Zuführung von Rauchgasen 5, mit einem optionalen Flammenrohr 6 mit optionalen Öffnungen zur Rezirkulation von Gasen zur Stabilisierung der Flamme ein schadstoffminimierter Brenner innerhalb des Brenners zum Start des Systems gebildet wird. Um diesen herum ist ein poröser Körper 7 als Oberflächenbrenner, ein optionaler Wärmetauscher 8 zur Luftvorwärmung und / oder eine optionale elektrische Heizung 9 angeordnet. Die Aggregate des Startbrenners werden gleichfalls zur Gemischaufbereitung für die Oberflächenverbrennung genutzt. Die Rauchgase des Startbrenners können direkt durch die poröse Oberfläche oder eine Öffnung 5 geleitet werden.

3. Brenner für flüssige Brennstoffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Zündeinrichtung der Verbrennung an der Oberfläche verzichtet werden kann entweder durch einen ausreichend langen Betrieb des Startbrenners oder durch elektrische Vorheizung, die dazu führen, daß sich das durchtretende Brennstoff-Luft-Gemisch an der stark aufgeheizten Oberfläche selbst entzündet.

4. Brenner für flüssige Brennstoffe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß durch die Zuführung von Rauchgasen in den Bereich der Gemischbildung eine Inertisierung des Gemisches und dadurch eine Verlängerung der Zündverzögerungszeit bewirkt werden kann. Gleichzeitig kann dadurch die Zuführung der zur Verdunstung des Brennstoffs erforderlichen Energie ganz oder teilweise erfolgen.

■ einen Sekundärluftstrom der in einem Bereich stromabwärts der Primärluftzuführung nahe der porösen Oberfläche oder in dieser dem primären Gemisch zugemischt wird, eine Inertisierung des Gemisches und dadurch eine Verlängerung der Zündverzögerungszeit bewirkt werden kann. Eine besonders gleichmäßige Zumischung der Sekundärluft ohne Gefahr einer vorzeitigen Zündung vor Eintritt in die poröse Oberfläche kann durch die Mischung in der Oberflächenmatrix selbst ermöglicht werden. Dies gelingt mit dem Einsatz eines porösen Wabenkörpers, dessen Waben abwechselnd von Luft und Brennstoffgemisch durchströmt werden (Abbildung 3).

7. Brenner für flüssige Brennstoffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der zur Verdunstung erforderlichen Energie ganz oder teilweise vorzugsweise durch Strahlung des um die Vormischzone angeordneten heißen porösen Körpers eingebracht wird.

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GEÄNDERTES BUTT (ARTIKEL 19)

8. Brenner für flüssige Brennstoffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeeinstrahlung in den Brenner durch eine Wärmeschutzschicht begrenzt wird, indem der poröse Körper als geschichtete Struktur ausgelegt wird. Die Auslegung der inneren Schicht orientiert sich an dem erforderlichen Wärmetransport nach innen. Die Auslegung der äußeren Schicht orientiert sich an den Erfordernissen eines guten und schadstoffarmen Ausbrandes. Dazu kann diese mit oberflächenvergrößernden Stoffen und / oder mit katalytisch aktiven Stoffen beschichtet werden.

9. Brenner für flüssige Brennstoffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der zur Verdunstung erforderlichen Energie ganz oder teilweise durch eine interne Rezirkulation von (heißen) Gasen, Luft und / oder Brennstoffdampf, die / der an der Innenseite des heißen porösen Körpers vorbei geleitet wurden, erfolgt.

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GEÄNDERTES BUTT (ARTIKEL 19)