Funktion eines Ölgebläsebrenners

Präsentation zum Thema: "Funktion eines Ölgebläsebrenners"—  Präsentation transkript:

1 Funktion eines Ölgebläsebrenners
Dieser Abschnitt beschäftigt sich mit der Frage, welche Faktoren für eine stabile Verbrennung notwendig sind. Prinzipiell treffen diese physikalischen Zusammenhänge auf alle Arten der technischen Verbrennung zu. Dabei gibt es keine Unterschiede, ob es sich um flüssige oder gasförmige Brennstoffe handelt. Es ist spielt keine Rolle, ob bei der Verbrennung die Verbrennungsluft durch ein Gebläse gefördert wird oder nicht. Modul Nr.:

2 Der Aufbau eines Gelbbrenners
Brennerrohr Stauscheibe Düsenstock Zerstäuberdüse Der Aufbau eines Gelbbrenners: Für die Gemischaufbereitung eines Gelbbrenners sind folgende Bauteile erforderlich: Der Düsenstock, der bei Ölbrennern kleinerer Leistung meist einen Ölvorwärmer enthält. Die Zerstäuberdüse, kurz Düse genannt, ist in den Düsenstock eingeschraubt. Die Stauscheibe besteht aus aus der eigentlichen Stauscheibe und einer Befestigung, um das Bauteil auf dem Düsenstock zu befestigen. Das Brennerohr umhüllt die beschriebenen Bauteile. Im Bereich der Stauscheibe ist das Brennerrohr konisch eingezogen. Das Brennerohr ist in der Regel festmontiert, im Gegensatz zu dem Düsenstock, der in seiner Position verändert werden kann. Modul Nr.:

3 Die Stauscheibe Drittluft Zweitluftöffnungen Zweitluft Erstluft
Ein sehr wichtiges Bauteil stellt die Stauscheibe dar. In dieser Grafik ist die Stauscheibe in der Seitenansicht und der Draufsicht gezeigt. Die Aufgabe der Stauscheibe besteht in der Aufteilung der Verbrennungsluft. Das Ziel der Luftaufteilung durch die Stauscheibe ist es, eine möglichst gleichmäßige Verteilung und Durchmischung mit dem Brennstoffnebel zu erreichen. In der Mitte der Stauscheibe befindet sich eine meist kreisrunde Öffnung, die Erstluftöffnung. Hier strömt die sogenannte Erstluft, die erforderlich ist um die Flammenwurzel mit Verbrennungsluft zu versorgen. Die Zweitluftöffnungen sorgen dafür, dass eine Durchmischung von Brennstoffnebel und Verbrennungsluft erreicht wird. Dazu strömt die Zweitluft durch diese Öffnungen, die als Schlitze ausgeführt sind. Durch ein Anstellen der Schlitze wird eine Rotation der Zweitluft erzielt. Die Anzahl der Zweitluftöffnungen kann sich in Abhängigkeit von der Brennerleistung ändern. Die Drittluftöffnung besteht aus einem Ringspalt zwischen der Stauscheibe und dem Brennerrohr. Dadurch strömt die Drittluft um die Stauscheibe, und versorgt den Flammenmantel, also die äußeren Bereiche der Flamme mit Verbrennungsluft. Erstluftöffnung Drittluftöffnung (Ringspalt) Modul Nr.:

4 Die Funktion eines Gelbbrenners
Die Aufgabe der Erst- und Drittluft Flammenwurzel Flammenmantel Die Aufgabe der Erst- und Drittluft: Das Gebläse transportiert die Verbrennungsluft in das Brennerrohr Die Stauscheibe teilt die Verbrennungsluft auf. Die Erstluft strömt durch die zentrale Öffnung in der Mitte der Stauscheibe. Die Erstluft versorgt somit die sogenannte Flammenwurzel mit Verbrennungsluft. Die Drittluft strömt durch den Ringspalt zwischen Brennerrohr und Stauscheibe. Die Aufgabe der Drittluft besteht darin den Flammenmantel mit Verbrennungsluft zu versorgen. Vor der Stauscheibe wird die Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft in einen Druck umgewandelt. Hinter der Stauscheibe erfolgt wieder eine Umwandlung in Strömungsgeschwindigkeit. Modul Nr.:

5 Die Funktion eines Gelbbrenners
Die Aufgabe der Zweitluft ... rotierende Zweitluftströmung zerstäubter Brennstoff Die Funktion des Gelbbrenners: Die Aufgabe der Zweitluft... Neben der Erstluft und der Drittluft gibt es die sogenannte Zweitluft. Die Zweitluft strömt durch Luftschlitze in der Stauscheibe. Diese Luftschlitze sind so geformt, dass die Verbrennungsluft umgelenkt wird. Diese Umlenkung der Verbrennungsluft bewirkt eine Drehung oder Rotation der Zweitluft. Durch diese Drehung wird eine Durchmischung von feinsten Brennstofftröpfchen und der Zweitluft erreicht. Je besser die Durchmischung von zerstäubtem Brennstoff und der Verbrennungsluft, desto besser sind die Verbrennungswerte hinsichtlich der Schadstoffentwicklung. Beschädigungen oder Verschmutzung der Luftschlitze führen meist zu hohen Schadstoffwerten (Russ oder CO) im Abgas. ... besteht darin, eine möglichst gleichmäßige Durchmischung von Verbrennungsluft und Brennstoff zu erzeugen Modul Nr.:

6 Die Funktion eines Gelbbrenners
Die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoff-Luft-Gemisches ... Die Funktion eines Gelbbrenners: Die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoff-Luft-Gemisches ... Die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoff-Luft-Gemisches ist eine der beiden wichtigen Faktoren für eine stabile Verbrennung. Diese wird durch die Luftmenge, die das Gebläse in das Brennerrohr fördert, bestimmt. Diese Verbrennungsluft wird durch ein in der Strömung befindliches Bauteil gebremst. Dieses Bauteil, die Stauscheibe, bildet einen Widerstand, an dem sich die Verbrennungsluft staut. Der Druck der sich dort bildet, wird auch als „Staudruck“ oder „statischen Druck“ bezeichnet, deswegen die Bezeichnung „statischer Gebläsedruck“. Selbstverständlich spielt auch der Druck der Brennstoffes (also der Ölpumpendruck) eine Rolle bei der Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoff-Luftgemisches. ... wird vom zur Verfügung stehenden Gebläsedruck und dem Druck des Brennstoffes bestimmt. Modul Nr.:

7 Die Funktion eines Gelbbrenners
Die Zündgeschwindigkeit des Brennstoffes ... Die Funktion eines Gelbbrenners: Die Zündgeschwindigkeit des Brennstoffes Die Zündgeschwindigkeit des Brennstoffes wirkt immer in Richtung der Brennstoffquelle. In diesem Fall in Richtung der Düse. Die Zündgeschwindigkeit des Brennstoffes hängt von verschiedenen Faktoren ab, die nur begrenzt veränderbar sind. Zum einen von der Durchmischung des Brennstoffes mit Verbrennungsluft (Die Mischleistung des Stauscheibe), vom Brennstoff und den Druck- und Temperaturverhältnissen im Bereich der Brennermündung. ... wirkt immer in Richtung der Brennstoffquelle Modul Nr.:

8 Die Funktion eines Gelbbrenners
Zündgeschwindigkeit und Strömungsgeschwindigkeit Die Funktion eines Gelbbrenners: Zündgeschwindigkeit und Strömungsgeschwindigkeit Die Zündgeschwindigkeit des Brennstoff-Luft-Gemisches und die Strömungsgeschwindigkeit wirken in entgegengesetzte Richtungen. Strömungs- und Zündgeschwindigkeit sind die zwei Faktoren, die voneinander abhängig sind. Die Veränderung der einen Größe (z.B. Strömungsgeschwindigkeit) geht immer zu Lasten der anderen Größe (also Zündgeschwindigkeit). Welche Auswirkungen dies auf den Brennerbetrieb hat werden wir auf den nächsten Folien sehen. Die Zündgeschwindigkeit des Brennstoff-Luft-Gemisches und die Strömungsgeschwindigkeit wirken in entgegengesetzte Richtungen Modul Nr.:

9 Die Funktion eines Gelbbrenners
Die Zündgeschwindigkeit des Brennstoff-Luft-Gemisches Die Funktion eines Gelbbrenners: Die Zündgeschwindigkeit des Brennstoff-Luft-Gemisches Eine stabile Verbrennung setzt voraus, dass die Flamme an einem Punkt gehalten wird. In diesem Fall wird die Flamme am Staukörper, nämlich der Stauscheibe, gehalten. Hier ist die Strömungsgeschwindigkeit gleich der Zündgeschwindigkeit. Dies gewährleistet einen geräuscharmen und betriebssicheren Brennerbetrieb. Außerdem lassen sich unter diesen Bedingungen die günstigsten Schadstoffemissionen erzielen. Strömungsgeschwindigkeit = Zündgeschwindigkeit Die Flamme kann nur dann stabil brennen, wenn die Strömungsgeschwindigkeit mindestens an einer Stelle gleich der Zündgeschwindigkeit ist! Modul Nr.:

10 Die Funktion eines Gelbbrenners
Wenn die Strömungsgeschwindigkeit ... ... kleiner als die Zündgeschwindigkeit ist, ... Die Funktion eines Gelbbrenners: Wenn die Strömungsgeschwindigkeit kleiner wie die Zündgeschwindigkeit ist Welche Auswirkungen ergeben sich für die Verbrennung, wenn die Strömungsgeschwindigkeit kleiner ist, wie die Zündgeschwindigkeit? Folgende Auswirkungen können sich ergeben: Die Flamme brennt auf der Stauscheibe, dadurch kann die Stauscheibe größeren thermischen Belastungen ausgesetzt sein, die die Stauscheibe beschädigen können. Es können sich Ablagerungen und Verschmutzungen durch unverbrannte Brennstoffanteile auf der Stauscheibe bilden, die obendrein die Durchmischung von Brennstoff und Verbrennungsluft ungünstig beeinflussen. Im ungünstigsten Fall kommt es zum Flammenrückschlag, die Flamme brennt hinter der Stauscheibe (gesehen aus der Wirkrichtung der Zündgeschwindigkeit). Dadurch kann es zu Beschädigungen an Düse und Ölvorwärmung kommen. Diese Auswirkungen können bei jedem Brenner durch Veränderung der Einstellwerte vermieden werden. ....brennt die Flamme auf der Stauscheibe. ... kann die Stauscheibe verschmutzen. ... kann es zum Flammenrückschlag kommen.. Modul Nr.:

11 Die Funktion eines Gelbbrenners
Die gelb-leuchtende Flamme hat zu der Bezeichnung Gelbbrenner geführt. Modul Nr.:

12 Die Funktion eines Gelbbrenners
Wenn die Strömungsgeschwindigkeit ... ... größer ist, als die Zündgeschwindigkeit .... Die Funktion eines Gelbbrenners: Wenn die Strömungsgeschwindigkeit größer ist, wie die Zündgeschwindigkeit Welche Auswirkungen ergeben sich für die Verbrennung, wenn die Strömungsgeschwindigkeit größer ist, wie die Zündgeschwindigkeit? Folgende Auswirkungen können sich ergeben. Die Flamme kann nicht stabilisiert werden, es können Verbrennungsgeräusche, sogenannte „Pulsationen“, feststellbar sein. Die Flamme kann nicht an der Stauscheibe gehalten werden und hebt von der Stauscheibe kurzzeitig ab, auch dies kann mit Pulsationen einhergehen. Im ungünstigsten Fall kommt es zu einem Flammenabriss und die Flamme erlöscht. Diese genannten Betriebszustände werden als instabil bezeichnet und können durch eine Brennereinstellung korrigiert werden. ....kann die Flamme nicht stabilisiert werden ... kann die Flamme an der Stauscheibe abheben. ... kann es zum Erlösen der Flamme kommen. Modul Nr.:

13 Die Funktion eines Gelbbrenners
Wie kann die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoff-Luft-Gemisches beeinflusst werden? Durch Veränderung der Stauscheibenposition im Brennerrohr Durch Veränderung des statischen Gebläsedruckes Die Funktion eines Gelbbrenners: Wie kann die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoff-Luft-Gemisches beeinflusst werden? Wie kann die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoff-Luft-Gemisches beeinflusst werden? Hier bieten sich zwei Möglichkeiten, die prinzipiell bei jedem Brenner gegeben sind. Einerseits kann durch Veränderung der Stauscheibenposition im Brennerrohr Einfluss genommen werden auf die Strömungsgeschwindigkeit. Andererseits kann die Strömungsgeschwindigkeit durch Veränderung des statischen Gebläsedruckes beeinflusst werden. Bei den meisten Brenner gibt es eine zusätzliche Drosselmöglichkeit für das Gebläse, hierdurch lässt sich der statische Gebläsedruck verändern. Es ist zu berücksichtigen, dass beide Maßnahmen sich auf die Luftmenge, die zur Verfügung steht, auswirken. Bei modernen Brennern werden diese Einstellwerte in den Technischen Datenblättern aufgeführt, um eine Einstellung des Brenners zu erleichtern. Mit der Angabe des statischen Gebläsedruckes haben Sie die Möglichkeit festzustellen, ob die Luftmenge ausreichend ist. Modul Nr.: