DE202006006413U1 - Vorschaltgerät für die Verbrennung von Pflanzenölen in Ölheizkesseln - Google Patents

Vorschaltgerät für die Verbrennung von Pflanzenölen in Ölheizkesseln Download PDF

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Abstract

Vorschaltgerät für die Verbrennung von Pflanzenölen in Ölheizkesseln, bei denen ein Vorwärmen des Pflanzenöls vor der Verbrennung erfolgt, wobei der Ölheizkessel aus einer Brennkammer mit Wärmetauscher und einem Ölzerstäuberbrenner, bestehend aus einem Düsenstock (7) mit Öldüse (8), einer Ölzuführung (5), einer Zündeinrichtung (11), einer Heizölpumpe (1) und einem Lüfter (2), aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass der unmittelbar vor dem Düsenstock (7) befindliche Teil der Ölzuführung (5, 13) mit einer elektrischen Heizeinrichtung (14) versehen ist, die in Abhängigkeit von der am Düsenstock (7) mit einem Thermosensor gemessenen Öltemperatur von einem Regler (15) so leistungsgeregelt ist, dass das jeweils zu verbrennende Öl eine Temperatur annimmt, bei der es etwa die Viskosität von normalem Heizöl (Heizöl EL) erreicht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät für die Verbrennung von Pflanzenölen in Ölheizkesseln, bei denen ein Vorwärmen des Pflanzenöls vor der Verbrennung erfolgt, wobei der Ölheizkessel aus einer Brennkammer mit Wärmetauscher und einem Ölzerstäuberbrenner, bestehend aus einem Düsenstock mit Öldüse, einer Ölzuführung, einer Zündeinrichtung, einer Heizölpumpe und einem Lüfter, aufgebaut ist. Das Vorschaltgerät ist insbesondere im Hausgerätebereich einsetzbar, jedoch nicht auf diesen Bereich beschränkt. Es kann auch in Kleinfeuerungs- und Industriebrennereinlagen eingesetzt werden.
  • Weder aus ökologischer noch aus energetischer Sicht ist es angebracht, weiterhin Brennstoffe aus endlichen Ressourcen wie Erdöl oder Erdgas für die Wärmeversorgung zu verwenden. Alternative Energien könnten an diese Stelle treten und die gleichen Aufgaben erfüllen. So ist zum Beispiel Rapsöl nicht nur preiswerter als aus Erdöl gewonnenes Heizöl, sondern auch aus ökologischer Sicht vorzuziehen, da es eine neutrale CO2-Bilanz aufweist. Beim Wachsen pflanzlicher Rohstoffe wird nämlich genauso viel CO2 verbraucht wie später bei der Verbrennung wieder freigesetzt wird.
  • Rapsöl und andere pflanzliche Öle haben allerdings eine andere, höhere Viskosität als normales Heizöl. Es sind deshalb Maßnahmen erforderlich, um pflanzliche Öle in üblichen Heizkesseln verbrennen zu können.
  • Es wurde bereits vorgeschlagen, dazu den zur Vorwärmung des Heizöls bei Heizkesseln kleiner und mittlerer Leistung ohnehin vorhandenen Düsenstockvorwärmer mit höherer Leistung zu beaufschlagen und gleichzeitig den Förderdruck des Rapsöls zu erhöhen. Die Maßnahme hat sich jedoch als nicht ausreichend erwiesen, da die Viskosität des Rapsöls so nicht im erforderlichen Maß gesenkt werden kann.
  • Aus DE 10 2004 039 386 A1 ist bereits ein Heizkessel bekannt, bei dem eine Vorwärmung des Pflanzenöls vor der Verbrennung erfolgt, um die Viskosität zu senken. Die Vorwärmeeinrichtung ist als Tank ausgeführt mit einem solchen Volumen, dass eine größere Menge Pflanzenöl, vorzugsweise etwa die Menge eines Tagesbedarfs, ständig vorgewärmt wird. Die Vorwärmung erfolgt durch Übertragung der wärme vom Brennraum. Abgesehen davon, dass so eine größere Menge energetisch ungenutzter Energie erzeugt werden muss, ist auch das Problem der Zündung von kaltem Pflanzenöl nicht gelöst. Außerdem müsste nach einer Zündung mit möglicherweise extern vorgewärmtem Öl eine ständige Verbrennung aufrecht erhalten werden, um ständig diesen Vorrat an vorgewärmtem Öl bereit zu halten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vorschaltgerät für die Verbrennung von Pflanzenölen in normalen Heizkesseln anzugeben, das ohne einen vorgewärmten Ölvorrat auskommt und trotzdem die sichere Zündung des Öls erlaubt. Die Verbrennung von normalem Heizöl soll dabei weiterhin möglich sein.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Danach ist der unmittelbar vordem Düsenstock befindliche Teil der Ölzuführung erfindungsgemäß mit einer elektrischen Heizeinrichtung versehen, die in Abhängigkeit vor dem Düsenstock mit einem Thermosensor gemessenen Öltemperatur von einem Regler so leistungsgeregelt ist, dass das jeweils zu verbrennende Öl eine Temperatur annimmt, bei der es etwa die Viskosität von normalem Heizöl (Heizöl EL–Extraleicht) erreicht.
  • Die zu regelnde Öltemperatur lässt sich zweckmäßig am Regler mittels einer Umschalteinheit für die jeweilige Ölsorte einstellen, wobei beispielsweise für normales Heizöl die Heizung ganz wegfällt. Der Regler kann ein üblicher PI- oder PID-Regler sein. Gleichzeitig kann gegebenenfalls mit der Umstellung eine Veränderung der Öldruckeinstellung an der Heizölpumpe erfolgen, um auch den Öldruck auf die entsprechende Ölsorte einzustellen.
  • Soll der Heizkessel nicht dauernd auf Rapsöl umgestellt werden, sondern weiterhin die Möglichkeit bieten, mit der erwähnten Umschalteinheit wieder auf normales Heizöl zurückgestellt zu werden, ist außerdem erfindungsgemäß vorgesehen, die Zündeinrichtung für einen mindestens zweistufigen Betrieb einzurichten, indem die Zündelektroden zum Verbrennen von Rapsöl und anderen Pflanzenölen mittels eines elektromagnetischen, federbelasteten Aktors in Richtung Brennkammer vorgeschoben werden. Es hat sich gezeigt, dass mit dieser Maßnahme ein sicheres Zünden erreicht wird, da die Zündung so in dem für die Zündung wichtigen Ölnebel erfolgt.
  • Das Vorschaltgerät ist zweckmäßig mit dem Temperatursensor und dem Regler mit der Ölzuführung zusammengebaut, wobei es mit einem eigenen Gehäuse versehen sein kann. Zweckmäßig ist zusätzlich ein Überhitzungsschutz vorgesehen, der die Heizeinrichtung bei Erreichen einer maximalen Öltemperatur ausschaltet. Der Aktor für die Verstellung der Zündelektroden lässt sich ebenfalls mit in diesem Gehäuse unterbringen.
  • Das erfindungsgemäße Vorschaltgerät kann anstelle der bei Heizkesseln im Hausgerätebereich vorhandenen Ölzuführung zum Düsenstock eingesetzt werden, das heißt, diese Ölzuführung kann auch bei bestehenden Anlagen noch nachträglich gegen das Vorschaltgerät ausgetauscht werden.
  • Das Vorschaltgerät kann insbesondere für herkömmliche, am Markt befindliche Heizkessel mit Ölzerstäuberbrenner (8 bis 30 kW) verwendet werden. Die zwischen der Heizölpumpe und dem Düsenstock befindliche Ölzuführungsleitung wird entnommen und dafür das Vorschaltgerät eingesetzt bzw, bei Neugeräten direkt eingesetzt. Da die Anschlüsse für die Ölzuführungsleitung üblicherweise gleich geartet sind (Überwürfe und Metall-Konus-Dichtung), passt das Vorschaltgerät mindestens für. alle Heizkessel im Hausgerätebereich. Ein Längenausgleich wird dadurch ermöglicht, dass die Ölzuführungsleitung ähnlich einer Feder aufgewickelt wird und sich dann in gewissen Grenzen zusammendrücken oder ausziehen lässt. Das Vorschaltgerät ist nur noch an die Netzspannung anzuklemmen und auf die zu verbrennende Ölsorte einzustellen. Eine Rückstellung auf normales Heizöl ist jederzeit durch einen einfachen Umschaltvorgang möglich. Der Anschluss kann an die brennereigene Regelstrecke erfolgen. Eine Störabschaltung des Brenners hat dann die gleichzeitige Ausschaltung des Vorschaltgerätes zur Folge. Auch die vorhandene Kaltstartregelung wird so mitgenutzt. Der Heizkessel kann sodann mit einem Pflanzenöl, zum Beispiel dem billigen Rapsöl, betrieben werden. Alle sicherheitsrelevanten Einrichtungen am Heizkessel können ohne Veränderungen weiterverwendet werden.
  • Mit dem Vorschaltgerät wird die Viskosität des Pflanzenöls soweit gesenkt, dass es sich ein einer normalen Ölzerstäuberdüse versprühen lässt. Es können alle üblicherweise aus der Landwirtschaft gewonnenen Öle verbrannt werden. Ein sonst üblicher Austausch der gesamten Brennereinheit wird vermieden.
  • Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in
  • 1 den Aufbau eines üblichen Ölzerstäuberbrenners in einem schematischen Querschnitt und
  • 2 eine Blockdarstellung des erfindungsgemäßen Vorschaltgerätes.
  • 1 zeigt einen üblichen Ölzerstäuberbrenner für einen , Ölheizkessel im Querschnitt. Der Brenner soll so umgerüstet werden, dass er Pflanzenöl, aber auch nach wie vor normales Heizöl verbrennen kann.
  • Das Heizöl oder das Pflanzenöl wird von einer Ölpumpe 1 über eine Druckleitung 5 zum Düsenstock 7 befördert, dessen Öldüse 8 in ein Flammrohr 9 des Heizkessels hineinragt. Über ein Lüfterrad 4 wird von einem Lüftermotor 2 Luft von einem Lüftereinlass 3 angesaugt und in das Flammrohr 9 geblasen. An einer Zündeinrichtung 11 erfolgt die Zündung des Öl-Luft-Gemisches.
  • Als übliche Sicherheitseinrichtung ist ein Sicherheitswiderstand 6 vorgesehen. Bei Veränderung des Widerstandes um einen bestimmten Wert wird das dem Steuergerät des Brenners angezeigt und es erfolgt gegebenenfalls eine Störabschaltung.
  • Um mit dem Ölzerstäuberbrenner auch Rapsöl und andere Pflanzenöle verbrennen zu können, wird die Druckleitung 5 gegen ein erfindungsgemäß ausgerüstetes Vorschaltgerät 12 ausgetauscht. Das Vorschaltgerät 12 besteht, wie 2 in einer schematischen Darstellung zeigt, aus einer Druckleitung 13, die von einer elektrischen Heizeinrichtung 14 umgeben ist. Die Heizeinrichtung 14 wird über einen Regler 15 versorgt, der die Öltemperatur an der Druckleitung 13 misst und auf eine solche Temperatur regelt, bei der die Viskosität des verwendeten Öls etwa gleich der Viskosität von extraleichtem Heizöl ist. Zur Sicherheit ist ein Überhitzungsschutz 16 vorhanden, der die Heizeinrichtung 14 bei Erreichen einer vorbestimmten Temperatur ausschaltet.
  • Zur Einstellung des Reglers 15 und gegebenenfalls des Öldrucks ist eine Umschalteinheit 17 vorgesehen. Das Vorschaltgerät 12 ist außerdem mit einem hier nicht näher gezeigten elektromagnetischen Aktor 18 zur Zündverstellung ausgerüstet. Mit dem Aktor 18 werden die Zündelektroden zum Verbrennen von Rapsöl und anderen Pflanzenölen beim Umschalten der Umschalteinheit 17 in Richtung Brennkammer vorgeschoben, womit die Sicherheit von Zündvorgängen gewährleistet wird.
  • Zum Umrüsten des Ölzerstäuberbrenners ist allein der Austausch der Druckleitung 5 gegen das Vorschaltgerät 12 vorzunehmen. Das Vorschaltgerät ist an seiner Druckleitung 13 hierzu mit den üblichen Metallkonussen versehen, die an die Verbindungen passen, die sonst für die Druckleitung 5 vorgesehen sind. Das Vorschaltgerät 12 ist dann noch an die Netzspannung anzuklemmen, was zweckmäßig über die brennereigene Sicherheitseinrichtung zum Steuern und Regeln erfolgt, und die Umschalteinheit 17 auf die jeweilige Ölsorte einzustellen.
  • Das Vorschaltgerät kann als kompaktes Bauteil mit einem eigenen Gehäuse versehen werden, das dann etwa die Abmessungen 170 × 60 × 50 mm aufweist.
  • In Versuchsmessungen wurde mit einem herkömmlichen Heizkessel und Verwendung des Vorschaltgerätes Rapsöl verbrannt, wobei die einwandfreie Zündung und Verbrennung nachgewiesen wurde. Bei der Abgasmessung nach der Bundes Immissionsschutz Verordnung wurden alle erforderlichen Abgaswerte eingehalten.
  • 1
    Ölpumpe
    2
    Lüftermotor
    3
    Lüftereinlass
    4
    Lüfterrad
    5
    Druckleitung
    6
    Sicherheitswiderstand
    7
    Düsenstock
    8
    Öldüse
    9
    Flammrohr
    10
    Gehäuse
    11
    Zündeinrichtung
    12
    Vorschaltgerät
    13
    Druckleitung
    14
    Heizeinrichtung
    15
    Regler
    16
    Überhitzungsschutz
    17
    Umschalteinheit
    18
    Aktor zur Zündverstellung

Claims (7)

  1. Vorschaltgerät für die Verbrennung von Pflanzenölen in Ölheizkesseln, bei denen ein Vorwärmen des Pflanzenöls vor der Verbrennung erfolgt, wobei der Ölheizkessel aus einer Brennkammer mit Wärmetauscher und einem Ölzerstäuberbrenner, bestehend aus einem Düsenstock (7) mit Öldüse (8), einer Ölzuführung (5), einer Zündeinrichtung (11), einer Heizölpumpe (1) und einem Lüfter (2), aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass der unmittelbar vor dem Düsenstock (7) befindliche Teil der Ölzuführung (5, 13) mit einer elektrischen Heizeinrichtung (14) versehen ist, die in Abhängigkeit von der am Düsenstock (7) mit einem Thermosensor gemessenen Öltemperatur von einem Regler (15) so leistungsgeregelt ist, dass das jeweils zu verbrennende Öl eine Temperatur annimmt, bei der es etwa die Viskosität von normalem Heizöl (Heizöl EL) erreicht.
  2. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (14) über eine Umschalteinheit (17) auf ein auszuwählende Öltemperatur je nach Ölsorte umschaltbar ist.
  3. Vorschaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Umschaltung auf eine bestimmte Öltemperatur gleichzeitig ein vorbestimmter Öldruck an der Ölpumpe (1) einstellbar ist.
  4. Vorschaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Umschaltung auf eine bestimmte Öltemperatur gleichzeitig ein Aktor (18) zur Verstellung der Zündelektroden der Zündeinrichtung (11) in Richtung der Brennkammer des Ölheizkessels aktivierbar ist.
  5. Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem Überhitzungsschutz (16) ausgerüstet ist, der die Heizeinrichtung (14) bei einer vorwählbaren Temperatur ausschaltet.
  6. Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem eigenen Gehäuse versehen ist.
  7. Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als solches gegen die Druckleitung (5) des Ölzerstäuberbrenners austauschbar ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008055497A1 (en) * 2006-11-09 2008-05-15 Fire Green Aps Apparatus for the combustion of various types of oil

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