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    • 专利摘要:

    公开号:WO1988003249A1
    申请号:PCT/T1987/000058
    申请日:1987-10-13
    公开日:1988-05-05
    发明作者:Alois STÖCKL
    申请人:Olymp-Werk A. Schwarz Gesellschaft M.B.H.；
    IPC主号:F23D11-00
    专利说明:
    Brenner für die Verbrennung von flUssigemBrennstoff Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner furdie Verbrennung von flUssigemBrennstoff, wobei der Brennstoff und Luft in einer zylindrischen Mischkammer zusammengeführt werden, in der ein Unterdruck herstellbar ist, indem die Luft von einer als Mischkammer umgebenden Luftkammer über seitliche Öffnungen im Gehäuse der Misch-kammer in die Mischkammer geführt wird und darin einen Zyklon bildet und wobei der Brennstoff in der Längsmittelachse der Mischkammer in diese eingelassen wird. Die Verbrennung von Heizöl für Heizzwecke ist nach wie vor die umweltfreundlichste Lösung und wird mit Sicherheit das nächste Jahrzehnt aus folgenden Gründen dominierend sein: 1. Kohle ist durch hohen Schwefelgehalt und die schlechteSteuerbarkeit der Verbrennung wesentlich umweltbe lastender als Heizöl. Die Emission von SchwefeldioxidS02 und Russ und die Staubemission sind beträchtlich. 2. Holz ist nicht in genügender Menge vorhanden. Auch bringt die Verbrennung von Holz laut Untersuchung vom Frauenhofer-Institut für Holzforschung beiKleinfeuerungen gewaltige Emissionsprobleme beiRuss, Teer, Asche und verschiedenen geruchsintensiven und schädlichen gasförmigen Stoffen mit sich, derenHöhe von der Holzqualitatund Feuchtigkeit sowie von der Art der Bedienung der Holzfeuerung abhängt. 3. Bei der Stromheizungkommt es darauf an, wie derStrom erzeugt wird. Kalorische Kraftwerke haben nur einen Wirkungsgrad von ca. 50 % und werden mitAtomreaktoren, Kohle oder Öl befeuert. (Der feuerungs technische Wirkungsgrad einer Ölfeuerung liegt zwischen 90 und 95 %).4. Wärmepumpen und Sonnenkollektoren sind furunsereBreitengrade nur für die Heizungs-Ubergangszeit sinnvoll. Die Amortisationszeit einer solchen Anlage beträgt mindestens 5 Jahre. Die steigenden Energiepreise und die immer höher werdende Umweltbelastung an C02 durch die Verbrennung von Kohlenstoffen (Heizung - Auto - Flugzeug) und die damit verbundenen höheren Schadtstoffauswürfe,wie Schwefeldioxid S02, Stickoxid NOX und unverbrannte Kohlenstoffe CO, fordern einerseits eine noch bessere Verbrennung bei Ölfeuerungen und andererseits eine Reduzierung des Brennstoffverbrauches durch bessere Isolation der Häuser. Wurden früher in Einfamilienhäuser Heizkessel mit 30 kW installiert, so sind es heute vorwiegend nur noch Kessel mit 15 kW. Bei optimaler Gebäudeisolation und neuzeitlicher Installation der Warmwasser-Heizanlage werden zukünftig aber nur mehr Heizkessel mit 5 - 10 kW pro Einfamilienhaus benötigt. Überdimensionierte Heizungsanlagen haben oft nur einen Jahresanlagen-Wirkungsgrad von 60% gegenüber neuzeitlichen Installationen mit 80 - 90 %. Da derzeit am Markt Ölbrenner mit Druckzerstäuberdüsen bedingt durch die kleine Bohrung und schmalen Tangentialschlitzen der Zerstäuberdüse erst ab 14 kW Heizleistung störungsfrei funktionieren, fehlt es aus folgenden Gründen an geeigneten Ölbrennern mit Leistungen von 5 - 10 kW 1. Die bei Etagenheizungen viel eingesetzten Ölöfen,die nach dem Verdampfungssystemarbeiten, mit einerLeistung von 5 - 15 kW, werden wegen der schlechtenVerbrennungsergebnisse während der Start- und Abschalt phase in Zukunft immer weniger geeignet sein. 2. Das System 1Druckluftzerstäubtzg",bei dem mittelsDruckluft von ca. 1 bar Heizöl zerstäubt wird, ist betriebssicher von 5 kW aufwärts. Auch die Ver brennungsergebnisse sind sehr gut. Nachteilig sind jedoch die Herstellungskosten wegen des notwendigenKompressors usw. sowie das laute Verbrennungsgeräusch. 3. Neu entwickelte Verdampfungs- oder Vergasungsbrennersind bisher an der Betriebssicherheit und den zu hohenHerstellungskosten gescheitert. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Brenner zu entwickeln, der bei einer Leistung von 5 - 15 kW eine optimale Verbrennung bei höchstem Feuerungsgrad ermöglicht und der trotzdem preisgünstig ist. Wegen der damit erzielbaren optimalen Verbrennung wurde das Prinzip des Ölvergasens gewählt. Aus der europäischen Patentanmeldung Nr. 79101956.5 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Brenners fUrflüssige Brennstoffe ohne Brennstoffpumpe bekannt und eine nach dem Verfahren arbeitende Brennerein richtung. Diese Brennereinrichtung arbeitet jedoch auf dem Prinzip eines Druckluftzerstäubers. Es kommt lediglich zu einer Zerstäubung des Heizöls und nicht zu einem Vergasen. Die europäische Patentschrift 28 025 beschreibt einVerfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung vonMikroflUssigkeitströpfchen,ebenfalls bei einem Brenner. Auch hier erfolgt kein Vergasen des Heizöls.Bei der Ölvergasungwaren folgende Kriterien zu lösen: 1. Rückstandfreies Vergasen des Heizöles,sodass es zu keinen Ablagerungen kommt. 2. Start und Abschaltverhalten: Die Vergasung des Heizölesmuss beim Start des Brenners in Sekundenbruchteilen voll eingeleitet - und beim Abschalten des Ölbrenners ebenso wieder sofort unterbrochen werden können. Ist dies nicht der Fall, so geht beim Start und beim Abschalten des Ölbrenners Öldampf mangels Zündfähigkeit verloren. 3. Durchmischung mit Verbrennungsluft: Die zwei leichtenMedien Luft und Olgaslassen sich auf Grund der geringen kinetischen Energie schlecht mischen. Die erfindungsgemässe Aufgabe wurde unter Uberwindung der genannten Probleme dadurch gelöst, dass das Gehäuse der, Mischkammer durch mindestens einen elektrischen Widerstandsheizkörper erwärmbar ist und dass die Länge der Mischkammer grösser als deren Durchmesser ist und wobei sich die seitlichen Öffnungen zumindest annähernd über die gesamte Länge des Gehäuses erstrecken. Der oder die in das Gehäuse der Mischkammer eingesetzten Elektroheizkörper bringt bzw. bringen das Gehäuse auf eine Temperatur von 40O0C.Erst wenn diese Temperatur erreicht wird, erfolgt zuerst die Zufuhr der Verbrennungsluft und dann die Ölzufuhr. Das 01, das aus dem Zuführungsrohr direkt in die Unterdruckzone des Heissluftzyklonseintritt, wird durch die rotierende Heissluftbewegung und den Unterdruck grob zerstäubt und in Sekundenbruchteilen durch die Heissluft und Strahlungswärme vergast. Das vergaste Öl wird durch weitere Heisluftzuführungauf eine Luftzahl n 1,1 bis 1,15 gemischt.Vorteilhaft ist an der Austrittsseite der Mischkammer eine Stauplatte angeordnet. Vor der Stauscheibe wird das zündfähigeGas-Luft-Gemisch mittels einer ZUnd-elektrode gezündet und verbrennt als Blauflamme absolut russ- und fast CO-frei. Die Strahlungswärme vom Feuerraum erwärmt die Verbrennungsluft auf 80 bis 90 %, sodass zur weiteren Vergasung nur mehr 10 bis 20 % Strom (ca. 150 - 250 Watt/h) benötigt werden. Während des Betriebes kann die Vergasungstemperatur auf 3000C reduziert werden. Die Öffnungen, über die die Luft in die Mischkammer eingebracht wird, können Lochreihen oder Schlitze sein, oder eine Kombination von beiden. Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Öffnungen tangential in die Mischkammer einmünden, wodurch der beste Wirbeleffekt erzielt wird. Der Brenner ist vorteilhaft direkt im Brennraum angeordnet, sodass es zu einer Erwärmung der Luft kommt, bevor diese in die Mischkammer eintritt. Dafür dass durch alle Öffnungen warme Luft tritt und nicht bereits kalte Luft beim Eingang der Luftkammer in die Mischkammer eintritt, ist mindestens ein Umlenkkanal vorgesehen. Wegen der heissen,intensiven Gasflamme können höhere NOX-Werte entstehen, wie bei normalen Druckzerstäuberbrennern.Vorteilhaft ist daher vorgesehen, dass in das Gehäuse der Mischkammer ein in die Flamme ragender, wärmeableitender Block eingesetzt oder an dieser ausgebildet ist, oder daR neben der Stauplatte eine Nebenluftöffnung ist. Im erstgenannten Fall kommt es zu einer Wärmeableitung von der Flamme und im zweiten Fall zu einer unterstöchiometrischen Verbrennung mit einer Luftzahin von 0,7 bis 1,0. Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren der beiliegenden Zeichnungen eingehend beschrieben, ohne daR die Erfindung darauf eingeschränkt sein soll. Ebenso sollen die in den nachfolgenden Patentansprüchen angeführten Bezugszeichen keine Einschränkung bedeuten, sie dienen lediglich dem erleichterten Auffinden bezogener Teile in de Figuren der Zeichnungen. Die Fig. 1 bis 4 zeigen Jeweils einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen Brenner und die Fig. 5 zeigt einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 1 bis 4. Wie aus den Figuren der Zeichnungen ersichtlich, ist die kanalförmige Mischkammer 1 von einem zylindrischen Gehäuse 2 umgeben, in das elektrische Widerstandsheizkörper 3 eingesetzt sind. In den gezeigten Ausführungsbeispielen werden die seitlichen Öffnungen, über die Luft in die Mischkammer 1 gerührt wird, von Löchern 4 und Schlitzen 5 gebildet. Die Löcher 4 und die Schlitze 5 munden tangential in die Mischkammer 1.Die Luftkammer 6 wird von einem Gehäuse 7 gebildet. In der Luftkammer 6 befindet sich ein Umlenkkanal 8, sodass die Luft, wie in den Figuren der Zeichnung ersichtlich, erst von hinten zum vorderen Ende des Gehäuses 2 geftihrtund anschliessend wieder zurUck-geleitet wird, wobei sie durch die Bohrungen 4 und die Schlitze 5 in die Mischkammer 1 gelangt. Die Widersandsheizkörper 3 sind in der Lage, das Gehäuse 2 auf 4000 zu erhitzen. Dies ist, wie bereits erwähnt, jedoch nur beim Start des Brenners notwendig, anschliessend kann die Temperatur abgesenkt werden und auch die Temperatur aus dem Brennraum genutzt werden. Der flüssige Brennstoff, beispielsweise Heizöl-Leicht, tritt Uber ein Zuführrohr 9 in die Mischkammer'lein. Das ZufUhr rohr 9 ragt bis in den von der tangential eintretenden Luft gebildeten Vakuumbereich,sodass es sofort zu einer groben Zerstäubung des Brennstoffes kommt. Durch die in der Mischkammer 1 herrschende Temperatur kommt es unmittelbar anschliessend zur Vergasung des Brennstoffes. An der Austrittsseite der Mischkammer 1 ist eine Stauplatte 10 angeordnet. Vor der Stauplatte 10 befindet sich ein Zündstab 11.Im AusfUhrungsbeispiel nach der Fig. 2 ist am vorderen Ende des Gehäuses2 ein Block 12 angeordnet, der in die Stauplatte 10 und in die Flamme ragt. Der Block 12 bewirkt eine Wärmeableitung von der Flamme zum Gehäuse 2. Dies bedeutet zum einen eine Energieersparnis und zum anderen eine Herabsetzung der NOX Werte. Eine Herabsetzung der NOX-Werte wird auch im Ausführungsbeispiel gemäss der Fig. 3 erzielt, bei dem neben der Stauplatte 10 eine ringförmige Nebenluftöffnung 13 vorgesehen ist. Im Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 ist an der Austrittsseite der Mischkammer 1 ebenso eine Stauplatte 10 angeordnet. Das Gehäuse 2 weist flammenseitig einen Flansch 15 auf, der den Abschluss der Luftkammer 6 bildet. Einerseits kann in der Mischkammer 1 vorgeheizte Luft beim Spalt 16 an der Stauplatte 10 vorbeigehen und andererseits gelangt Nebenluft durch die Bohrungen 17 direkt aus der Luftkammer 6 zur Flamme. In das Gehäuse 2 kann noch ein Temperaturfühler 14 eingesetzt sein.
    权利要求:
    Claims
    Patentansprüche
    1. Brenner für die Verbrennung von flüssigem Brennstoff, wobei der Brennstoff und Luft in einer zylindrischenMischkammer zusammengeführt werden, in der ein Unter druck herstellbar ist, indem die Luft von einer dieMischkammer umgebenden Luftkammer über seitliche Öffnungen im Gehäuse der Mischkammer in die Mischkammer geführt wird und darin einen Zyklon bildet und wobei der Brennstoff in der Längsmittelachse der Mischkammer in diese einge lassen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) der Mischkammer (1) durch mindestens einen elektrischenWiderstandsheizkörper (3) erwärmbar ist und dass die Länge der Mischkammer (1) grösser als deren Durchmesser ist und wobei sich die seitlichen Öffnungen zumindest annähernd über die gesamte Länge des Gehäuses (2) erstrecken.
    2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen Öffnungen Schlitze (5) sind.
    3. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen Öffnungen Reihen von Bohrungen (4) sind.
    4.Brenner nach Anspruch 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnugnen tangential in die Mischkammer (1) einmünden.
    5. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in das Gehäuse (2) der Mischkammer (1) ein in die Flamme ragender, wärmeableitenderBlock (12) eingesetzt oder an dieser ausgebildet ist.
    6. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Luftkammer (6) mindestens ein Umlenkkanal (8) vorgesehen ist.
    7. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Austrittsseite der Mischkammer (1) eine Stauplatte (10) angeordnet ist.
    8. Brenner nach den Ansprüchen 5 und 7, dadurch gekenn zeichnet, dass, der Block (12) in die Stauplatte (10) ragt.
    9. Brenner nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Neben luftöffnung (13) neben der Stauplatte (10).
    LO.Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff über ein Zufuhrrohr (9) in die Misch kammer (1) eingeführt wird, das bis in die Unterdruck zone der Mischkammer (1) reicht.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0287596B1|1990-03-28|
    EP0287596A1|1988-10-26|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1988-05-05| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1988-05-05| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1988-06-23| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1987906554 Country of ref document: EP |
    1988-10-26| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1987906554 Country of ref document: EP |
    1990-03-28| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1987906554 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    AT285586||1986-10-27||
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