DE102008026478A1 - Heating device for a building - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Brennstoff- und Brennluftaufbereitungssystem 1 mit einem Brenner 6 für eine Heizungseinrichtung, insbesondere für Gebäude, wobei die Heizeinrichtung einen Wärmetauscher 2 aufweist, in dem die heißen Brenngase des zugeordneten Brenners 6 ein Wärmeträgermedium, insbesondere Wasser, erwärmen, wobei dem Brenner 6 über eine Brennstoffdüseneinrichtung Brennstoff und weiterhin Brennluft zuführbar sind und wobei die Brennluft mit dem aus der Brennstoffdüseneinrichtung austretenden Brennstoff in einer nachgeschalteten Luftstromzerstäuberdüse vermischt wird. Erfindungsgemäß wird ein Brennstoff- und Brennluftaufbereitungssystem 1 mit einem Brenner 6 bereitgestellt, das bei kompaktem Aufbau zuverlässig arbeitet. Weiterhin ist das Brennstoff- und Brennluftaufbereitungssystem 1 für alle denkbaren Varianten eines solchen Systems verwendbar. Dies wird dadurch erreicht, dass die Brennstoffdüseneinrichtung einen sich zumindest von einem Eintritt 16 bis zu einem Austritt 17 erstreckenden Düsenkörper 13 mit darin angeordneten Trägerkörper 14 aufweist, die zusammen einen filmbildenden Brennstoffzufuhrkanal 15 formen.The invention relates to a fuel and Brennluftaufbereitungssystem 1 with a burner 6 for a heating device, in particular for buildings, wherein the heater has a heat exchanger 2, in which the hot fuel gases of the associated burner 6 heat a heat transfer medium, in particular water, wherein the burner Fuel and furthermore combustion air can be supplied via a fuel nozzle device and the combustion air is mixed with the fuel leaving the fuel nozzle device in a downstream air flow atomizing nozzle. According to the invention, a fuel and combustion air treatment system 1 is provided with a burner 6, which operates reliably in a compact design. Furthermore, the fuel and combustion air treatment system 1 for all conceivable variants of such a system can be used. This is achieved in that the fuel nozzle device has a nozzle body 13, which extends at least from an inlet 16 to an outlet 17 and has a carrier body 14 arranged therein, which together form a film-forming fuel feed channel 15.
Description
Die Erfindung betrifft ein Brennstoff- und Brennluftaufbereitungssystem mit einem Brenner für eine Heizungseinrichtung, insbesondere für Gebäude, wobei die Heizeinrichtung einen Wärmetauscher aufweist, in dem die heißen Brenngase des zugeordneten Brenners ein Wärmeträgermedium, insbesondere Wasser, erwärmen, wobei dem Brenner über eine Brennstoffdüseneinrichtung Brennstoff und weiterhin Brennluft zuführbar sind und wobei die Brennluft mit dem aus der Brennstoffdüseneinrichtung austretenden Brennstoff in einer nachgeschalteten Luftstromzerstäuberdüse vermischt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Brennstoff- und Brennluftaufbereitungssystems.The The invention relates to a fuel and combustion air treatment system with a burner for a heating device, in particular for buildings, the heating device having a heat exchanger, in which the hot fuel gases of the associated burner Heat transfer medium, especially water, heat, the burner via a fuel nozzle device Fuel and continue combustion air can be supplied and wherein the combustion air with the fuel from the nozzle device escaping fuel in a downstream Luftstromzerstäuberdüse is mixed. Furthermore, the invention relates to a method for Operating such a fuel and combustion air treatment system.
Ein
derartiges Brennstoff- und Brennluftaufbereitungssystem ist aus
der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Brennstoff- und Brennluftaufbereitungssystem mit einem Brenner bereitzustellen, das bei kompaktem Aufbau zuverlässig arbeitet und kostengünstig herstellbar ist. Weiterhin soll das Brennstoff- und Brennluftaufbereitungssystem für alle denkbaren (Einbau)-Varianten eines solchen Systems verwendbar sein.Of the Invention is based on the object, a fuel and Brennluftaufbereitungssystem with To provide a burner that is reliable in a compact design works and is inexpensive to produce. Continue to the fuel and combustion air treatment system for everyone conceivable (installation) variants of such a system can be used.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Brennstoffdüseneinrichtung einen sich zumindest von einem Eintritt bis zu einem Austritt erstreckenden Düsenkörper mit darin angeordnetem Trägerkörper aufweist, die zusammen einen filmbildenden Brennstoffkanal formen. Dabei wird der Brennstofffilm bevorzugt auf der Außenseite des als Filmträger fungierenden Trägerkörpers ausgebildet. Die brennstofffilmbildende Ausgestaltung des Brennstoffzufuhrkanals bietet den Vorteil, dass der an dem Austritt der Brennstoffdüseneinrichtung austretende Brennstoff für eine Vermischung mit Brennluft besser vorbereitet ist, als wenn der Brennstoff aus einer konventionell ausgebildeten Brennstoffdüseneinrichtung als kompakter Strahl austritt. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass der strahlförmig austretende Brennstoff bei der anschließenden Vermischung und Entzündung mit Brennluft wesentlich empfindlicher auf Änderungen in dem System reagiert. Dabei bestehen ganz besondere Probleme, wenn der Brennstoff durch ein oder mehrere Röhrchen in eine Luftstromzerstäuberdüse eingespritzt wird. Grundsätzlich ist mit einer solchen Anordnung bei einer genauen Abstimmung der durchgeführten Brennstoffmenge und des Strömungsdurchmessers durch das/die Röhrchen eine Zerstäubung des Brennstoffs (mit den geschilderten Nachteilen) möglich, es besteht aber beispielsweise bei einer Erhöhung des Strömungsdurchsatzes leicht die Gefahr, dass der austretende Brennstoffstrahl nicht mehr (vollständig) zerstäubt wird und zumindest ein Teil des Brennstoffstrahls unzerstäubt durch die Luftstromzerstäuberdüse oder die später erläuterte Luftdrallzerstäuberdüse hindurchtritt. Ein solches System ist bezüglich seiner Brenneigenschaften instabil. Alle diese Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung vermieden.These Task is solved in that the fuel nozzle device a nozzle body extending at least from an inlet to an outlet having arranged therein carrier body, which together form a film-forming fuel channel. It will the fuel film is preferred on the outside of the Film carrier acting carrier body educated. The fuel film forming configuration of the fuel supply passage offers the advantage that at the outlet of the fuel nozzle device emerging fuel for mixing with combustion air is better prepared than if the fuel comes from a conventionally trained Fuel nozzle device emerges as a compact jet. It has been found that the jet-shaped leaking fuel in the subsequent mixing and combustion with combustion air much more sensitive to changes in the system responds. There are very specific problems if the fuel passes through one or more tubes in a Luftstromzerstäuberdüse is injected. Basically, with such an arrangement at a exact coordination of the fuel quantity and the Flow diameter through the / a tube Atomization of fuel (with the described disadvantages) possible, but there is an increase, for example the flow rate easily the risk that the exiting fuel jet no longer (completely) is atomised and at least a portion of the fuel jet is atomized by the Luftstromzerstäuberdüse or the Luftdrallzerstäuberdüse explained later passes. Such a system is in terms of its burning properties unstable. All these disadvantages are caused by the invention Design avoided.
In Weiterbildung der Erfindung bilden der Trägerkörper und der Düsenkörper einen ringförmigen Brennstoffkanal. Ein solcher ringförmiger Brennstoffkanal soll für eine stabile Filmbildung eine bestimmte Mindestlänge aufweisen, wobei diese Mindestlänge wiederum in vorteilhafter Ausgestaltung mindestens das 10fache der Höhe des Ringspaltes des Brennstoffkanals betragen soll.In Further development of the invention form the carrier body and the nozzle body an annular Fuel channel. Such an annular fuel channel should be for a stable film formation a certain minimum length have, with this minimum length turn in an advantageous Design at least 10 times the height of the annular gap of the Fuel channel should be.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Luftstromzerstäuberdüse eine Luftdrallzerstäuberdüse. Grundsätzlich ist der Gegenstand der Erfindung bei allen Arten von Luftstromzerstäuberdüsen anwendbar, besonders geeignet zur Erreichung der angestrebten Vorteile haben sich Luftdrallzerstäuberdüsen herausgestellt. Zudem sind diese kostengünstig herstellbar.In Further development of the invention is the Luftstromzerstäuberdüse a Luftdrallzerstäuberdüse. in principle is the subject of the invention in all types of Luftstromzerstäuberdüsen applicable, particularly suitable for achieving the desired benefits Luftdrallzerstäuberdüsen have been found. In addition, these are inexpensive to produce.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein im Bereich des Austritts angeordneter Abschnitt des Trägerkörpers filmablösend ausgebildet. Dabei stellt in einer bevorzugten Ausgestaltung dieser Abschnitt das Ende des Trägerkörpers dar, wobei dieses Ende wiederum bevorzugt geringfügig über den Austritt hinausragt. Eine solche Ausgestaltung eines filmbildenden Brennstoffkanals und der bewusst filmablösenden Trennung von dem Trägerkörper im Endbereich des Trägerkörpers hat sich für die zuvor angesprochene Vermischung mit Brennluft als besonders günstig erwiesen. Zur Erzeugung der filmablösenden Trennung kann der Trägerkörper unterstützend ausgebildet sein.In Another embodiment of the invention is a in the region of the outlet arranged portion of the carrier film detachable educated. This represents in a preferred embodiment of this Section the end of the carrier body, wherein this end, in turn, slightly above protrudes the exit. Such a design of a film-forming Fuel channel and the deliberate film detaching separation from the carrier body in the end region of the carrier body has for the previously mentioned mixing with combustion air proved to be particularly favorable. To produce the film-releasing Separation can support the carrier body be educated.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Trägerkörper über den filmablösenden Abschnitt des Trägerkörpers (deutlich) hinausragend ausgebildet. Der Trägerkörper kann dabei gegebenenfalls bis durch die Luftstromzerstäuberdüse oder Luftdrallzerstäuberdüse hindurch bis in eine nachfolgende Brennkammer ragen. Der Abschnitt kann beispielsweise einen filmablösenden Absatz aufweisen. Der gesamte Trägerkörper kann bei dieser Ausgestaltung hohl ausgebildet sein, mit einer sekundären Brennstoffversorgungseinrichtung verschaltet sein und zur sekundären Brennstoffzufuhr in die Brennkammer dienen.In Further development of the invention is the carrier body over the film releasing portion of the carrier body (clearly) formed protruding. The carrier body may optionally be up through the Luftstromzerstäuberdüse or Luftdrallzerstäuberdüse through into a following combustion chamber protrude. For example, the section can have a film-releasing paragraph. The entire carrier body can be hollow in this embodiment, with a secondary Fuel supply device to be interconnected and the secondary Fuel supply to the combustion chamber serve.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der filmablösende Abschnitt so ausgebildet, dass der Brennstofffilm insbesondere eine aufpilzende Ausbreitung erfährt. Hierzu ist zu bemerken, dass dies für den in dem Abschnitt endenden und für den über den Abschnitt hinaus weitergeführten Trägerkörper gilt. Dabei ist das Maß der Aufpilzung mit dem Eintritt bzw. dem Durchmesser der nachfolgenden Luftstromzerstäuberdüse oder Luftdrallzerstäuberdüse so abgestimmt, dass der Brennstoff und Brennluft zu einem homogenen Gemisch aufgearbeitet werden.In Another embodiment of the invention is the film-releasing Section designed so that the fuel film in particular a mushrooming spread experiences. It should be noted that this is for the ending in the section and for which continued beyond the section Carrier body applies. Here is the measure of Aufpilzung with the entry or the diameter of the following Air jet atomizer nozzle or air swirl atomizer nozzle so tuned that the fuel and combustion air to a homogeneous Mixture be worked up.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann es nach einer andersartigen Ausgestaltung des Brennstoffkanals (und insbesondere bei einem großen Durchmesser des Trägerkörpers) auch vorteilhaft bzw. nötig sein, den filmablösenden Abschnitt des Trägerkörpers mit in Strömungsrichtung des Brennstofffilms abnehmendem Durchmesser (also einschnürend) zu gestalten. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Querschnitt des filmbildenden Brennstoffkanals veränderbar. Durch eine solche Ausgestaltung kann relativ einfach eine Korrektur des Querschnitts (und damit eine Verbesserung der Filmbildung) erfolgen, wenn diese von einem Vorgabewert abweicht, beispielsweise verursacht durch unterschiedliche Temperaturen (und gegebenenfalls entgegenwirkender Materialausdehnungskoeffizienten). Auch kann dadurch eine Anpassung an unterschiedlich austretende Brennstoffmengen erfolgen.In A further embodiment of the invention may according to another Design of the fuel channel (and in particular in a large Diameter of the carrier body) also advantageous or be necessary, the film releasing section of the carrier body in the flow direction of the Fuel films decreasing diameter (ie constricting) to design. In a further embodiment of the invention, the cross section the film-forming fuel channel changeable. By a Such a configuration can relatively easily correct the cross section (and thus an improvement of the film formation) take place, if this deviates from a default value, for example, caused by different Temperatures (and optionally counteracting coefficients of expansion). Also, this can be adapted to different exiting Fuel quantities take place.
In Weiterbildung der Erfindung ist an der Brennstoffdüseneinrichtung eine Heizeinrichtung vorgesehen. Allgemein ist dadurch eine günstige Beeinflussung des Brennstofffilms bei höheren Viskositäten möglich. Bevorzugt ist die Heizeinrichtung zum zumindest zeitweiligen Verdampfen und/oder Zersetzen des Brennstoffs ausgelegt. Damit ist die Möglichkeit einer leichteren Entzündung von Brennstoff geschaffen. Die Heizeinrichtung kann in ein Brennstoffdüsengehäuse, insbesondere in den Düsenkörper, integriert sein. Dies kann durch zumindest einen Glühstift realisiert sein, der den Düsenkörper aufheizt. Bezüglich einer schnellen und gleichmäßigen Aufheizung des Düsenkörpers ist es aber günstiger und effektiver, die Heizeinrichtung als (Heiz)-Wendel auszubilden, die den Düsenkörper umfasst oder in diesen integriert ist.In Further development of the invention is at the fuel nozzle device a heating device provided. In general, this is a cheap Influencing the fuel film at higher viscosities possible. Preferably, the heating device is at least for temporary evaporation and / or decomposition of the fuel designed. This is the possibility of easier inflammation created by fuel. The heater may be placed in a fuel nozzle housing, in particular in the nozzle body to be integrated. This can be realized by at least one glow plug, which heats the nozzle body. In terms of a quick and even heating of the Nozzle body but it is cheaper and more effective to train the heater as a (heating) spiral, the includes or integrated into the nozzle body is.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Heizeinrichtung in den Trägerkörper integriert bzw. der Trägerkörper selbst ist eine beispielsweise als Glühstift ausgebildete Heizeinrichtung. Dadurch ist der Bauaufwand gering gehalten und die so ausgebildete Heizeinrichtung ist effektiver als eine solche, die den Düsenkörper aufheizt. Somit ist als weiterer Vorteil der Erfindung auch der Energieeinsatz verringert. Ist der Trägerkörper – wie zuvor ausgeführt – deutlich über den Austritt hinausragend ausgebildet, kann dies bei Ein satz eines Glühstiftes, der bevorzugt im Bereich des Austritts endet, dadurch erreicht werden, dass an diesem ein weiterreichendes Bauteil befestigt ist.In Further development of the invention is the heating device in the carrier body integrated or the carrier body itself is a for example, designed as a glow plug heater. As a result, the construction cost is kept low and thus formed heater is more effective than one that covers the nozzle body heating up. Thus, as a further advantage of the invention, the Energy use reduced. Is the carrier body - like previously stated - well above the Outlet formed protruding, this can be at A rate of a glow plug, which preferably ends in the region of the outlet, can be achieved in that attached to this a wider-reaching component.
Nachdem der Brennstoff gemäß den erläuterten Ausgestaltungen aufbereitet ist, erfolgt anschließend eine Zündung von Brennstoff an dem Trägerkörper dadurch, dass zunächst der Trägerkörper und/oder der Düsenkörper auf zündfähige Temperaturen aufgeheizt wird. Dann erfolgt eine Zündung des Brennstoffs im Bereich des filmablösenden Abschnitts beziehungsweise des Austritts, dass heißt, innerhalb der Luftstromzerstäuberdüse oder der Luftdrallzerstäuberdüse. Diese Zündflamme schlägt dann in die Brennkammer durch und entzündet dort eingebrachten Brennstoff und Brennluft zu der regulären Verbrennung. Danach kann die Zündflamme erlöschen.After this the fuel according to the explained Embodiments is prepared, then followed by a Ignition of fuel on the carrier body in that first the carrier body and / or the nozzle body to ignitable Temperatures is heated up. Then an ignition takes place of the fuel in the area of the film-releasing section or the exit, that is, within the Air atomizing nozzle or the Luftdrallzerstäuberdüse. This pilot flame then hits the combustion chamber through and ignited there introduced fuel and combustion air to the regular combustion. After that, the pilot flame can go out.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines derartigen Brennstoff- und Brennluftaufbereitungssystems zeichnet sich dadurch aus, dass zunächst der Brennstoff in der Brennstoffdüseneinrichtung filmbildend aufbereitet und aus der Brennstoffdüseneinrichtung filmablösend ausgetragen wird. Für dieses Verfahren können alle zuvor dargestellten Ausgestaltungen sinnvoll in entsprechenden Verfahrensschritten eingesetzt werden.The inventive method for operating a such fuel and Brennluftaufbereitungssystems draws characterized by the fact that initially the fuel in the fuel nozzle device processed filmbildend and from the fuel nozzle device film releasing is carried out. For this procedure All the previously described embodiments can make sense be used in corresponding process steps.
In weiterer Fortgestaltung des Verfahrens wird anschließend
- a) während einer Startphase des Brenners durch die Heizeinrichtung eine Verdampfung und nachfolgende Entzündung des aufbereiteten und ausgetragenen Brennstoffs zu einer Zündflamme eingestellt,
- b) die Zündflamme in eine der Luftstromzerstäuberdüse nachgeschalteten und dem Wärmetauscher zugeordneten Brennkammer getragen,
- c) der Brennkammer zusätzlicher Brennstoff zugeführt und dieser von der Zündflamme entzündet
- d) und anschließend die Heizeinrichtung abgeschaltet.
- a) during an initial phase of the burner by the heating device an evaporation and subsequent ignition of the treated and discharged fuel is set to a pilot flame,
- b) the ignition flame is carried in a combustion chamber downstream of the air flow atomizing nozzle and assigned to the heat exchanger,
- c) the combustion chamber supplied additional fuel and ignited by the pilot flame
- d) and then turned off the heater.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Brennstoff für das der Brennkammer zugeführte Gemisch (auch nach der Startphase des Brenners) ebenfalls über die Brennstoffdüseneinrichtung zugeführt. Dabei erfolgt wiederum in vorteilhafter Ausgestaltung der Übergang von der Zündflamme zu der Brennerflamme (beim normalem anschließenden Brennerbetrieb) durch eine dosierte Erhöhung des der Brennkammer zugeführten Gemischs. Es wird also bei diesem bevorzugten Verfahren keine zusätzliche Aufbereitungseinrichtung und Zuführeinrichtung benötigt, sondern allein durch erfindungsgemäße ”Doppelnutzung” der Brennstoffdüseneinrichtung wird ein Brennstoff- und Brennluftaufbereitungssystem geschaffen, das bei kompaktem Aufbau zuverlässig arbeitet und kostengünstig herstellbar ist.In Another embodiment of the invention, the fuel for the mixture fed to the combustion chamber (also after the start phase the burner) also via the fuel nozzle device fed. Again, this takes place in an advantageous embodiment the transition from the pilot flame to the burner flame (in normal subsequent burner operation) by a metered increase of the combustion chamber supplied Mixture. So it is in this preferred method no additional Conditioning device and feeder required, but only by "double use" of the invention Fuel nozzle device becomes a fuel and combustion air treatment system created that works reliably in a compact design and is inexpensive to produce.
Durch die Anwendung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens in Verbindung mit der dargestellten Vorrichtung ist es also gelungen, ein System bereitzustellen, bei dem nur während einer Startphase (elektrische) Energie zum Erhitzen bzw. Verdampfen und Entzünden des Brennstoffs zuzuführen ist. Während dieser Startphase funktioniert das System als Pilotbrenner zur Entzündung der Verbrennung in der Brennkammer.By the application of this method according to the invention In connection with the illustrated device, it has thus succeeded to provide a system in which only during a starting phase (electric) Energy for heating or vaporizing and igniting the Fuel is to be supplied. During this starting phase the system works as a pilot burner for inflammation combustion in the combustion chamber.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der nachfolgenden Figurenbeschreibung gegeben, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist. Es zeigen:Further advantageous embodiments of the invention are in the following Description of the figures given in which an embodiment shown in the figures the invention is described in more detail. Show it:
Das
Brennstoff- und Brennluftaufbereitungssystem gemäß
Der
Brenner
Die
Brennluft wird dem Brennstoff- und Brennluftaufbereitungssystem
- 11
- Brennstoff- und BrennluftaufbereitungssystemFuel- and combustion air treatment system
- 22
- Wärmetauscherheat exchangers
- 3a, 3b3a, 3b
- ZulaufIntake
- 4a, 4b4a, 4b
- Rücklaufreturns
- 55
- Abgasleitungexhaust pipe
- 66
- Brennerburner
- 7a7a
- Steuereinrichtungcontrol device
- 88th
- 99
- Brennergehäuseburner housing
- 1010
- Brennkammercombustion chamber
- 1111
- Öffnungopening
- 12a, 12b12a, 12b
- Pfeilearrows
- 1313
- Düsenkörpernozzle body
- 1414
- Trägerkörpersupport body
- 1515
- Brennstoffkanalfuel channel
- 1616
- Eintrittentry
- 1717
- Austrittexit
- 1818
- ZufuhrleitungseinrichtungSupply conduit means
- 1919
- StutzenSupport
- 2020
- Dralleinrichtungswirl device
- 2121
- LuftdrallzerstäuberdüseLuftdrallzerstäuberdüse
- 2222
- Kanalchannel
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |