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Quelle:
Max Weishaupt
GmbH |
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Der
Öldruckzerstäubungsbrenner ist
immer noch der am häufigsten eingesetzte Brenner. Der
Leistungsbereich beginnt bei ca. 8 kW und geht bis 12.000
kW. Im Industriebereich sogar bis 22.000 kW.
Man unterscheidet
zwischen Gelb- und Blaubrenner. Der Aufbau und der Funktionsablauf
ist bei beiden Brennertypen im Prinzip gleich. |
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Quelle:
SCHEER Heizsysteme & Produktionstechnik
GmbH |
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Bauteile |
- Brenneranschlussstecker
(Wielandsteckverbindung)
- Ölvorwärmung
- Freigabethermostat
- Zündtransformator mit
Zündkabel und Zündelektroden
- Motor mit Kondensator
- Ölpumpe mit Weichstoffkupplung
- Magnetventil
- Düsenstock mit Ölvorwärmer
und Öldüse
- Flammenüberwachung
(Fotozelle oder Infrarot-Flackerlicht-Detektor)
- Flammrohr
- Stauscheibe
- Gebläse mit Lüfterrad
- Primärlufteinstellung
- Luftklappe
- Ölschläuche
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Funktionsablauf |
Die Stromzufuhr
wird durch den Kesseltemperaturregler zum Brenneranschluss freigegeben.
Die Ölvorwärmung heizt das Öl im Düsenstock
auf ca. 65 °C auf und der Freigabethermostat gibt den Stromweg
in das Steuergerät frei. |
Nun läuft
der Motor an und treibt die Ölpumpe und das Gebläse
an. Die Pumpe baut einen Druck auf und das Gebläse belüftet
die Brennkammer des Kessels. Der Zündtransformator baut einen
Zündstrom von ca. 10.000 V auf und die Zündelektroden
stellen einen Lichtbogen her. Das Magnetventil ist noch geschlossen
und die Flammenüberwachung darf noch keine Helligkeit messen. |
Nach der Vorbelüftungszeit
(ca. 10 s) öffnet das Magnetventil, Öl wird über
die Düse fein zerstäubt in die Brennkammer gesprüht
und es bildet sich eine Flamme. Nun muss die Flammenüberwachung
eine gleichmäßige Helligkeit messen. |
Nach der Sicherheitszeit
schaltet die Zündung ab und der Brenner läuft bis zum
Abschalten durch den Kesseltemperaturregler. |
Es gibt auch
Brenner, in denen die Lüftung getrennt von der Ölpumpe
angetrieben wird. Dadurch kann die Luftmenge besonders eingestellt
werden, was eine Stromeinsparung einbringt. |
Auch das Einstellen
der Flamme und die Luftführung wird bei den Herstellern verschieden
vorgenommen. |
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Bei
Gelbbrennern findet die
Verdampfung des Ölnebels
innerhalb der Flamme statt. Die hohen Temperaturen
in unmittelbarer Tropfennähe und der dort herrschende Luftmangel
begünstigen die Bildung von Ruß und kann der Grund
für hohe Stickstoffoxidemissionen (NOx)
sein. Die Strahlung der Rußpartikel verleiht der Flamme
eine gelbliche Farbe. |
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Stauscheiben-Mischsystem
Gelbbrenner
Quelle: Recknagel, Sprenger,
Schramek |
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Schema
Luftführung - Gelbbrenner
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Quelle:
Max Weishaupt GmbH |
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Das
Stauscheiben-Mischsystem teilt den Verbrennungsluftstrom
in 3 Teilströme auf. Der erste Teilstrom
(Primärluftstrom) gelangt über
eine zentrale Öffnung, durch die auch Ölsprühnebel
austritt, in die Brennkammer. Ein zweiter Luftstrom (Sekundärluftstrom)
tritt durch einen Ringspalt zwischen der Außenkante
der Stauscheibe und dem Brennerrohr in die Brennkammer.
Die damit erreichte Stabilisierung ist in den meisten Fällen
zu hoch und führt zum Ansaugen der Flamme an die Stauscheibe.
Dies wird verhindert, indem ein dritter Luftstrom (auch
Primärluft) über die Tangentialschlitze
in der Stauscheibe in die Brennkammer eintritt. Dadurch
entsteht vor der Stauscheibe ein Luftpolster, das die Flamme
abhebt und die thermische Belastung der Stauscheibe minimiert
und die Bildung von Ablagerungen aus unverbrannten Öl
vermeidet. Am Aussehen der Stauscheibe kann man die Güte
der Einstellung erkennen. |
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Alter Gelbbrenner
- Mindestluftüberschuss (Lambda) ca. 40 % - Rußzahl
1
Neuer Gelbbrenner - Mindestluftüberschuss
(Lambda) ca 30 % - Rußzahl 0,5
Low-NOX-Brenner - Mindestluftüberschuss
(Lambda) ca 25 % - Rußzahl 0 - 0,5
Blaubrenner - Mindestluftüberschuss
(Lambda) 5 - 10 % - Rußzahl 0
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Der
Blaubrenner ist eine Fortentwicklung
des Gelbbrenners. Die Konstruktion verändert
das Stauscheiben-Mischsystem der Gelbbrenner.
Bei der Gemischaufbereitung durch das Drall-Mischsystem
entsteht kein Ruß, weil der aus einer Dralldüse austretende
Brennstoffnebel durch die Beimischung heißer Rauchgase bereits
vor der Flamme verdampft. Aus diesem Vorgang ergibt sich auch
der Begriff „Blaubrenner“, weil hier im Grunde das
Öl wie eine Gasflamme mit blauer
Flamme verbrennt. |
Das niedrige Temperaturniveau
innerhalb der Verdampfungszone und der Wassergehalt der rückgeführten
Rauchgase verhindern die Bildung von Ruß. Die Menge der
Rezirkulation wird am Rezi-Spalt eingestellt. Eine wirksame Methode
zur Intensivierung der Rauchgasrezirkulation stellt die Zuführung
der Verbrennungsluft in einem verdrallten Freistrahl dar. |
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Die Verbrennungsluft
tritt über eine Düse in das Flammenrohr ein. Durch die
schlagartige Querschnittserweiterung des Luftstrahls entsteht
am Rand der Luftdüse eine Unterdruckzone, durch die heiße
Flammengase aus dem Inneren des Flammenrohres in die Verdampfungszone
gelangen. Zusätzlich kommen durch den Rezi-Spalt im Flammenrohr
bereits abgekühlte Rauchgase aus dem Feuerraum in die Verdampfungszone.
Die verdrallte Strömung der Verbrennungsluft im Rotationszentrum
der Flamme führt zur Bildung der Rückstromzone. Der
starke Rücktransport von Rauchgasen an den Flammenanfang
bewirkt neben der Vermeidung der Rußbildung auch eine Reduzierung
der Stickstoffoxidemissionen (NOX). |
Vorteile eines
Blaubrenner gegenüber einem Gelbbrenner
• weniger Luftüberschuß (Lambda 1,1)
• weniger Abgasverlust
• höherer CO2-Gehalt
Je niedriger die Luftzahl
(Lambda), und damit höherer CO2-Gehalt
im Abgas, desto niedriger der Taupunkt
bzw. um so höher der Wasserdampfpartialdruck.
Dadurch ist er besser für die Öl-Brennwerttechnik
geeignet.
Bei der Einführung schwefelarmer
Heizöle sind an Low-Nox- und
Rezirkulationsbrennern (Blaubrenner) Schäden
an Flammenrohren aus Alloy 601 (Nickel-Chrom-Legierung)
nach Betriebszeiten von nur wenigen Stunden aufgetreten. In
metallographischen Untersuchungen an den geschädigten Rohren
wurde als Schadensmechanismus Metal
Dusting (eine Art der Hochtemperaturkorrosion)
identifiziert.
So schützt z. B. die MHG Heiztechnik GmbH (Raketenbrenner®)
ihre Brenner durch spezialbeschichtete Mischsysteme
und Keramik-Brennerrohre die Brenner serienmäßig
mit dem neuen Mischsystem ausgerüstet. Alle bereits installierten
Raketenbrenner® der RE 1H-Serie können mit einem Umrüstsatz
(Keramikbrennerrohr und spezialbeschichtetes Mischsystem) nachgerüstet
werden. |
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Rotationszerstäuberbrenner
Bei dem Rotationszerstäuberbrenner
(Drehzerstäuberbrenner) wird das Heizöl
mit geringem Druck durch eine waagrecht
rotierende Hohlwelle mit einer Drehzahl
von 3000 bis 6000 U/min in einen nach der Kesselseite offenen
Zerstäuberbecher geführt. Aufgrund
der Fliehkraftwirkung wird das Öl
gegen die Becherwandung gedrückt und
so gleichmäßig verteilt und dabei fein
zerstäubt. Bei den meisten Brennern ist ein
Ventilator an die Welle
gekoppelt, der die Verbrennungsluft (Primärluft)
konzentrisch um den Becher in den Verbrennungsraum
fördert. wird Durch die Injektionswirkung
des Primärluftstrahls kommt der restliche
notwendige Teil der Verbrennungsluft (Sekundärluft)
der in die Reaktionszone.
Mit dieser Technik können auch Brennstoffe
mit hohen Viskositäten (Leichtöl,
Schweröl, Bioöl [Pflanzenöl]) bei entsprechenden
Vorwärmungen sauber verbrannt werden.
Die Brenner werden in Anlagen mit großen Öldurchsätzen
(Fernheizwerke, Kraftwerkskessel, Schiffskessel) eingesetzt.
Drehzerstäuberbrenner
für Gas, Leichtöl, Schweröl und Bioöl
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Modulierende Ölbrenner
Die Öldruckzerstäubungsbrenner arbeiten
prinzipiell mit einer oder zwei konstanten Ölmengen
und einer Leistung ab 6 kW. Da die Heizlasten
in den Neubauten auf Grund der Bauweise (sehr
gute Dämmung und Luftdichtheit der Gebäude) immer kleiner
werden, sind die meisten ölbeheizten Wärmeerzeuger zu
groß ausgelegt. Die Folge ist ein ständiges Takten
(Kuhschwanzheizung
- bis zu 25.000 mal pro Jahr), was nicht nur die Umwelt durch
den erhöhten Schadstoffausstoß
schädigt, sondern auch zu erhöhtem Verschleiß
an den Bauteilen des Brenners führt. Außerdem sind
die Kessel mit Öldruckzerstäubungsbrennern
je nach dem eingestellten Öldruck sehr laut.
Für Gebäude mit einer Gebäudeheizlast
von über 4,7 kW ist der Einsatz von modulierenden
Ölbrennern sinnvoll. Diese Brenner werden in modulierenden
Brennwertkessel eingesetzt. |
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Perpetum-Brenner
mit typischem Flammbild |
Quelle:
Windhager Zentralheizung GmbH |
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Bei dem modulierenden
Perpetum-Brenner (stufenlos ab
4,7 kW) wird ein Teil der Verbrennungsenergie
wieder rückgeführt, um aus Heizöl
und Luft ein gasförmiges Gemisch
zu erzeugen. Es entsteht am kurzflammigen Flächenbrenner
ein stahlblauem Flammenteppich,
der den kompakten Mira-Kessel
ermöglicht. Die drucklose Verbrennung
ermöglicht einen sehr leisen Betrieb. Durch
die Modulation wird nur die jeweils erforderliche
Energie bereitgestellt, die für gut gedämmte
Wohnungen, Einfamilien- und Niedrigenergie-Häuser
benötigt wird. Außerdem reduziert diese
Technik unnöige Startverluste
und den dadurch entstehenden Schadstoffausstoß
auf ein Zehntel der üblichen Werte.
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Premix-Ölbrenner |
Quelle:
Max Weishaupt GmbH |
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Der
modulierende Premix-Ölbrenner
(5,5 bis 15 kW)
wird in dem Thermo
Condens WTC-OW eingesetzt. Der Ölbrenner
ist mit einem Rotationszerstäuber,
einer frequenzgesteuerter Öl-Präzisionsdosierpumpe
und einem drehzahlvariablem Gebläse ausgestattet..
In der Vormischkammer des Verbrennungssystems wird
ein homogenes Öldampf-Luftgemisch hergestellt.
Dieses wird dem Premix-Ölbrenner zugeführt
und an einer zylindrischen Brenneroberfläche
entstehen viele kleine Flammen. |
Das
WTC-OW ist für den Einsatz von Heizöl
EL schwefelarm (DIN 51603-1) konzipiert.
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Pflanzenölbrenner
gibt es in verschiedenen Ausführungen. Da
Pflanzenöle abweichende Eigenschaften
von Dieselkraftstoffen bzw. Heizöl EL haben, gibt es besondere
Anforderungen an die Lagerung,
die Ölzuführung an den Motor und an
den Motor. Außerdem ist eine gleichbleibende Qualität
(Qualitätsstandard z. B. für Rapsöl
als Kraftstoff (RK-Qualitätsstandard) an das Öl erforderlich.
Außer Winter- und Sommerraps könnten auch andere Ölpflanzensorten
(Sonnenblume, Öllein, Leindotter, Senf, Distel, Erdnuss mit
Schale, Hanf, Soja) extensiv in Deutschland angebaut werden. Außerdem
wird die Ölherstellung in der Region als Vorteil angesehen,
weil es ein weiteres Betätigungsfeld der Landwirte sein kann.
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Blaubrenner
für natürliches Rapsöl |
Quelle:
Enertech GmbH |
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Pflanzenölbrenner |
Quelle:
donner Systeme Energiesparende |
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Der
Serienölbrenner für Rapsöl
basiert auf der Blaubrennerbaureihe.
Hier wurde eine spezielle Mischeinrichtung mit Standartkomponenten,
eine fein abgestimmte motorisch betriebenen Luftsteuerung
für einen sicheren Brennerstart, eine bewährte
Brennersteuerung, ein Düsenabschlusssystem
und die reduzieren Luftröhrchen, die die typischen
Flammengeräusche eines Blaubrenners auf ein
Minimum reduzieren, wurde übernommen. Die NOx-Emissionen
von 100 mg/kWh nach EN 267 werden sicher unterschritten.
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Die wichtigsten Voraussetzungen
für einen störungsfreien Betrieb
der Pflanzenölbrenner sind eine richtige
Lagerung, eine ausreichende
Vorwärmung (65 bis 85 °C) und
die richtige Filterung.
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Mit
einem Doppelfiltersystem wird in
zwei Schritten das Pflanzenöl auf ca. 5
µm gefiltert. Der Vorfilter
besteht aus einem Sinterkunststoffmaterial
und der Feinfilter besteht aus
einem Papierfiltermaterial. Der
Wechsel der Filterelemente sollte mind. 2mal im
Jahr durchgeführt werden, bei einer schlechten
Pflanzenölqualität kann auch eine monatliche
Wartung notwendig werden. |
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multiÖlbrenner |
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Quelle:
ecoTec Energy AG, Inc.
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Der
multiÖlbrenner ermöglicht
die Verbrennung von verschiedenen
Brennstoffen. Entsprechend der unterschiedlichen
Brennstoffkennlinien sind die dafür
notwendigen Parameter bereits vorprogrammiert
und können einfach über die Regelungstastatur
aktiviert werden. Bei entsprechender Reinheit können
sämtliche Ölarten verbrannt werden, deren
Stockpunkt unterhalb von 3 °C
liegt. Dies sind z.B. Öl aus Aprikosenkernen,
Borretsch, Distel, Erdnuss mit Schale, Hanf, Jojoba,
Kartoffelschalen, Leindotter, Mais, Mohn, Paranuss,
Pfirsichkerne, Raps, Sesam, Soja, Sonnenblumen. |
Der
multiÖlbrenner nutzt die Vorteile einer katalytischen
Verbrennung. Das "geschlossene"
Flammrohr ermöglicht eine vollständig
rußfreie und geruchslose Verbrennung von verschiedenen
flüssigen Brennstoffen (Pflanzenöle, Biodiesel,
Heizöl) mit geringsten Emissionswerten. Außerdem
wirkt der Katalysator schalldämpfend und die
Schallemission beim Start wird durch einen drehzahlgeregelten
Sanftanlauf herabgesetzt. |
Im
neu entwickelten Düsenstock
wird die Öltemperatur erfasst. Die geregelte
Düsenstockheizung wärmt
den Brennstoff auf die optimale Zündtemperatur
auf. Um den elektrischen Energieverbrauch zu minimieren,
wird dabei zusätzlich die thermische
Rückstrahlung des Brennrohres zur
Ölvorwärmung verwendet.
Eine Nachlaufregelung vermeidet
eine Verkokung beim Ausschalten
des Brenners. |
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Modulierende
Brennwertkessel |
Für Gebäude
mit einer Gebäudeheizlast
von über 4,7 kW ist der Einsatz von modulierenden
Ölbrennern besonders sinnvoll. Diese Brenner werden
in modulierenden Öl-Brennwertkessel eingesetzt.
< mehr |
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Quelle:
SCHEER Heizsysteme & Produktionstechnik GmbH |
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Da
die Heizlasten in den Neubauten
auf Grund der Bauweise immer kleiner werden, sind
die meisten ölbeheizten Wärmeerzeuger
zu groß ausgelegt. Die Folge ist ein ständiges
Takten (Kuhschwanzheizung),
was nicht nur die Umwelt schädigt, sondern
auch zu erhöhtem Verschleiß an den Bauteilen
des Brenners führt. Der kleinste zur Zeit am
Markt befindliche Gebläsebrenner (Blautherm
Duo) kann mit einer Leistung von
8 kW gefahren werden. |
Der
weltweit kleinste Kessel wurde
von der Firma Scheer entwickelt.
Der Kessel hat eine Leistung von
6 kW und die Maße
sind 35/35/21 Zentimeter. Durch
diese Kompaktbauweise wird er zur Zeit auf Jachten
eingebaut. Eine Haustechnikversion
wird zur Zeit ausgeliefert. |
Spezielle
Präzisionsdrehteile, die auf ein Hundertstel
genau sind und eine spezielle Mischeinrichtung
setzt Öl und Luft in ein optimales Mischungsverhältnis. |
Gemeinsam
mit der Fachhochschule Kiel (Prof.
Mohammed Es-Souni) arbeitet die Firma Scheer
an der Beschichtung von Flammrohren
mit Nanopartikel als Wärme-
und damit als Schutzschicht, damit auch günstigere
Materialien in den Hochtemperatur-Brennern
eingesetzt werden können. |
Zur
Zeit bestehen die Flammrohre aus extrem hochwertiger
Stahl, der auch in Flugzeugturbinen verwendet wird,
eingesetzt, um den sehr hohen Temperatur der blauer
Flamme von ca. 1500 °C zu widerstehen. |
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Compakt-Serie
SBC |
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Glasrohr-Wärmetauscher |
Quelle:
SCHEER Heizsysteme & Produktionstechnik GmbH |
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Die
COMPACT - Serie von SCHEER ist ein innovatives Brennwertgerät
mit einem speziell abgestimmten Abgaswärmetauscher
aus korrosionsbeständigem Hochdruckglas.
Das integrierte zweistufig-geregelte Abluftgebläse
ermöglicht den optimalen Einsatz bereits im
Leistungsbereich ab 6 kW!
Der Glasrohr-Wärmetauscher
garantiert eine optimale Energieausnutzung und
ein Höchstmaß an Umweltfreundlichkeit.
Denn durch die Verwendung von Glasröhren
werden metallische Auswaschungen und eine damit
einhergehende Umweltbelastung mit Schwermetallen
vermieden. Eine maximale Betriebssicherheit und
Langlebigkeit werden mit 5 Jahren Garantie zugesichert.
Die COMPACT-Serie
mit vorgefertigten und vormontierten Rohrarschlussgruppen.
Hocheffiezienspumpen reduzieren die Betriebskosten.
Der durchdachte Aufbau der Kesselunit vereinfacht
die Montage-, Service- und Wartungsarbeiten. Die
Kessel sind warmgeprüft und betriebsbereit.
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