Verbessertes Ölverbrennungsverfahren
Die herkömmlichen Verbrennungsverfahren in Hausheizungsölbrennern, die sogenannten Gelbbrenner, sind häufig nicht in der Lage, das zugeführte Öl vollständig zu verbrennen. Unvollständige Durchmischung und Rußbildung während der Verbrennung verhindern eine nahstöchiometrische Verbrennung des Heizöls, bei der auch die höchsten Verbrennungstemperaturen erzielt werden, welche die bestmögliche Energieausnutzung gewährleisten. Zusätzlich belasten herkömmliche Ölbrenner durch Ruß und erhöhte Kohlenmonoxid- und Stickoxidemissionen die Umwelt.
Unter Anwendung wissenschaftlicher Ergebnisse hat das DLR ein Verfahren entwickelt, das erlaubt, Heizöl mit bestmöglicher Energienutzung bei gleichzeitig sehr geringen Schadstoffemissionen rußfrei zu verbrennen. In der Praxis hat dieses Verfahren bei mehr als 500.000 Brennern den Nachweis geliefert, daß es sehr energiesparend ist, schadstoffarm arbeitet und über lange Betriebszeiträume seine hohen Leistungswerte aufrecht erhält.
Seit 1977 sind an mehrere Firmen in Europa (u.a. Fa. MAN, Hamburg) Lizenzen vergeben worden. Alle Brenner mit dem DLR-Verbrennungssystem besitzen das Gütezeichen für Umweltschutz. Das Hauptaugenmerk bei der Weiterentwicklung des Brenners galt einer nochmaligen Reduzierung der ohnehin niedrigen NOx-Werte und der Geräuschminderung. Beide Forderungen führten zu einem optimierten Verbrennungssystem, welches dank seiner perfekten Verbrennung schon heute die zukünftigen verschärften Auflagen der Bundesimmissionsschutzverordnung (BImSchV) unterschreitet.
Verfahrensbeschreibung
Die Entwicklung basiert auf wissenschaftlichen Erkenntnissen der Luft- und Raumfahrt, die im DLR über die Treibstoffzerstäubung, die Gemischbildung und die Verdampfung in Raketentriebwerken erarbeitet wurden. Diese führten zu einem Verbrennungsprozess, bei dem das Öl vor der Verbrennung in einem sog. Mischrohr verdampft wird. Dazu wird aus dem Flammenbereich ein Heißgasteilstrom abgesaugt und der Gemischaufbereitung (Öl und Verbrennungsluft) zugeführt. Erst nach Verlassen des Mischrohres findet die Verbrennung im Brennerrohr mit rußfreier und blauer Flamme statt.
In der optimierten "Raketenbrenner"-Version werden gleichzeitig durch sogenannte Rezirkulationsschlitze "kalte" Rauchgase aus dem Feuerraum in den Gemischaufbereitungsraum angesaugt, die zu einer NOx-Reduzierung führen. Während des Anfahrvorganges bleiben diese Schlitze aus Verbrennungsstabilitätsgründen jedoch geschlossen. Durch eine Mehrlochblende und ein spezielles Mischrohr werden die Verbrennungsgeräusche drastisch reduziert.
Eigenschaften
Die Rußfreiheit der Flamme erlaubt eine für die Energieausnutzung optimale Betriebsweise. Mit Ausnahme des Verbrennungssystems besteht der Brenner aus den üblicherweise verwendeten Bauteilen. Die Steuerung der Rezirkulationsmengen in beiden Betriebsphasen übernimmt beim neuen Raketenbrenner eine einstellbare, mit der Ölpumpe gekoppelte Hydraulik. Durch das Brennerrohr wird der oftmals von der Kesselgeometrie her negative Einfluß auf die Verbrennungsgüte praktisch vollständig vermieden. Durch hitze- und korrosionsbeständige Werkstoffe, wie beispielsweise hochtemperaturfeste Edelstahl-Nickel-Legierungen, wird bei der Gestaltung des Verbrennungssystems eine hohe Lebensdauer sicher gestellt. Die Einstellung auf optimale Verbrennungswerte ist denkbar einfach, indem nur die Öldurchsatzregelschraube verstellt wird.
Neben der sparsamsten Nutzung des Heizöls für die Wärmeerzeugung werden auch geringere Schadstoffemissionen als üblich verursacht. Die dauerhafte Rußfreiheit der Rauchgase ist ein wichtiger Fortschritt. Aber auch die fast an der theoretischen Untergrenze liegenden Werte des Kohlenmonoxidgehaltes tragen zur Entgiftung der Luft bei. Reste von unverbrannten Kohlenwasserstoffen sind im Rauchgas kaum mehr nachweisbar. Da das Verbrennungsverfahren Stickoxidbildung bei Luftmangel im Sprühkegel der Düse vermeidet und die thermische Stickoxidbildung durch Verbrennungstemperaturabsenkung vermindert, sind auch die Stickoxid-Emissionswerte besonders gering. Der Brenner entlastet die Umwelt durch dreifache Wirkung: Seine Gase sind sauberer, er ist leiser und er verbraucht weniger Brennstoff.
Anwendungen
Die Funktion des ursprünglichen Verfahrens wurde für Brennerleistungen von 5 kW bis 1 MW nachgewiesen. In der Heizungstechnik wird es bei Einzelbrennern und bei Kessel-Brenner-Units angewendet. Wegen seiner sauberen Rauchgase eignet es sich besonders für die Realisierung von Brennwerttechnik, Rauchgasentschwefelung und Sorptionswärmepumpen.
Die Neuentwicklung des "Raketenbrenners LN" (Low NOx und Low Noise) ist im Leistungsbereich zwischen 17 kW und 52 kW erhältlich.