Ölfeuerung
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Moderne Wärmeerzeugungssysteme tragen zu einer effizienten Energieversorgung und zur Reduzierung von CO2-Emissionen bei
Die Integration erneuerbarer Energien wie Solarenergie und Biomasse in Wärmeerzeugungsprozesse fördert Nachhaltigkeit. Fernwärmenetze ermöglichen es, Wärme aus verschiedenen Quellen zentral zu erzeugen und an mehrere Abnehmer zu verteilen. Kraft-Wärme-Kopplung ermöglicht die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme, was zu einer höheren Energieausnutzung führt.
- Brenner
- Einstufige Brenner
- Zweistufige Brenner
- Feuerungen
- Nebeneinrichtungen
- Elektrospeicherheizanlagen
Brenner
Ölbrenner in Heizanlagen haben die Aufgabe, das Heizöl möglichst fein zu zerstäuben, mit der Verbrennungsluft intensiv zu mischen und das Gemisch dann in einer stabilen Flamme zu verbrennen. Einstufige Ölbrenner lassen sich nur intermittierend betreiben, weil sie auf die Kessel-Nennleistung eingestellt sind. Durch die Verwendung eines zweistufigen bzw. stufenlos geregelten Brenners kann eine Verbesserung erreicht werden.
Es werden folgende Brennerbauarten nach Aufbau und Funktion unterschieden:
Verdampfungsbrenner und.
Zerstäubungsbrenner.
Im Folgenden soll nur auf die üblicherweise eingesetzten Zerstäubungsbrenner eingegangen werden. Diese werden mit Öl-, Luft- oder Dampfdruck bzw. Zentrifugalkraft betrieben.
Öldruckzerstäubungsbrenner (siehe Abbildung unten) werden für Leistungen von ca. 15 kW
bis 24.000 kW hergestellt. Ihr Einsatz erfolgt zumeist bei Zentralheizungsanlagen. Das Öl wird durch eine Pumpe auf einen Überdruck von 7 bis 20 bar gebracht und mittels einer Zerstäuberdüse vernebelt. Bei hohen Pumpendrücken und kleinen Bohrungen muss der Zerstäuberdüse dünnflüssiges und rückstandfreies Öl zugeführt werden. Bei kleineren Anlagen kann durch Vorwärmung des Heizöls auf ca. 50°C (Verringerung der Viskosität) eine stabile Verbrennung erreicht werden.
Ein Niederdruckventilator fördert die zur Verbrennung nötige Luft über einstellbare Schieber oder Klappen einer Mischeinrichtung zu, die aus Flammrohr, Düse und Brennerkopf mit Luftleit- und Stauteilen besteht.
Seit einiger Zeit werden sogenannte Blaubrenner verwendet, bei denen Ölnebel im Brennerrohr durch Rezirkulation der heißen Brenngase vor der eigentlichen Verbrennung vergast wird. Diese Spezialbrenner erreichen gute CO2-Werte, reduzieren den NOx-Ausstoß erheblich und erzeugen kaum Ruß.
Die optimale Einstellung des Brenners erfolgt nach den Vorschriften des Herstellers und durch speziell ausgebildete Fachleute. Die Verbrennungsgüte soll vom Betreiber durch regelmäßige Kontrollen kontrolliert werden.
Betriebssicherheit und Verbrennungsgüte eines Druckzerstäuberbrenners hängen entscheidend vom Zustand der Brennerdüse ab. Wird die Steuerung beeinträchtigt, können die Düsenbohrungen bzw. Tangentialschlitze verschmutzt oder ausgewaschen sein. Die Düsen müssen dann ausgetauscht werden. Das Überhitzen der Düsen muss vermieden werden, weil das zur Verkokung führen kann.
Die Betriebsstunden des Brenners sind aufzuschreiben, und im Zuge der Wartung ist in Abhängigkeit von der Betriebsstundenzahl gegebenenfalls die Brennerleistung mithilfe der Düsengröße zu optimieren. Gleichzeitig sollte eine Überprüfung der Schornsteinanlage erfolgen.
Dem Diagramm, ist zu entnehmen, wie sich der Öldurchsatz durch eine Düse für 4 kg/h in Abhängigkeit vom Öldruck z.B. auf 6 kg/h ändert (Wurzelfunktion).
Einstufige Brenner
Einstufenbrenner finden für kleinere Heizleistungen bis etwa 70 kW Verwendung.
Die Zweipunktregelung »Ein-Aus« erfolgt abhängig von den Kesseltemperaturen oder dem Dampfdruck. Die Kesselleistung kann nur in geringen Grenzen mit Hilfe der Änderung des Düsendurchmessers durch Auswechseln der Einfachdüse und Änderung des Pumpendrucks variiert werden.
Zweistufige Brenner
Der Einsatz zweistufiger Brenner erfolgt meist bei Kesselleistungen über 70 kW. Die zusätzliche Betriebsstufe ermöglicht eine bessere Anpassung der Brennerleistung an den Bedarf. In der Regel wird diese zusätzliche Betriebsstufe mit vermindertem Öldurchsatz für die Schwachlastzeit betrieben. Jede Laststufe sollte einen Brennstoffmengenzähler haben.
Um eine bessere Regelgenauigkeit zu erzielen, werden Zweistufenbrenner mit Dreipunktregelung „Aus-Schwachlast-Volllast“ eingesetzt. Der Brenner läuft mit Schwachlast an, regelt weiter auf Volllast und wieder zurück auf Schwachlast, je nach Wärmeentnahme. Ist die Wärmeentnahme geringer, als durch Schwachlast erzeugt wird, schaltet er ganz ab.
Stufenlos regelbare Brenner
Diese werden bei größeren Kesseleinheiten eingesetzt bzw. wenn an die Regelung genauere Ansprüche zu stellen sind. Es wird immer nur so viel Brennstoff verbrannt, wie erforderlich ist.
Überdruckbrenner
Ein Überdruckbrenner wird eingesetzt, wenn kein Saugzuggebläse vorhanden ist. Überdruckbrenner arbeiten mit höheren Umfangsgeschwindigkeiten am Ventilatorrad und erzeugen so einen höheren Luftdruck bei vergleichbarem Durchsatz.
Der Drehzerstäuber arbeitet gegenüber dem Öldruckzerstäubungsbrenner mit einem wesentlich niedrigeren Ölvordruck und zerstäubt das Öl durch die Fliehkraftwirkung eines schnell rotierenden Bechers. Die Zündung des Brennstoffes erfolgt elektrisch. Ein Verbundregler, der einen Öldruckschieber und die Luftklappe über ein Kurvenband verstellt, übernimmt die Brennstoffmengenregulierung.
Sicherheitseinrichtungen an Ölbrennern
Die Sicherheitseinrichtungen schützen vor Verpuffungen und unkontrolliertem Ölauslauf bei Ausfall der Flamme. Die Absicherung der Kessel vor Überhitzung erfolgt, wie bereits oben beschrieben, durch eine selbsttätig wirkende Flammenüberwachung und durch thermostatische Regelgeräte. Die Flammenüberwachung übernimmt zumeist ein Ölfeuerungsautomat, der aus Flammenfühler und Flammenwächter besteht.
Feuerungen (für Festbrennstoffe)
Im Bereich unter 5 MW Heizwärmeleistung werden Plan-, Treppen- oder Muldenroste verwendet. Es findet zumeist der untere Abbrand statt. Hierbei gibt es im Füllschacht keine Verbrennung. Die Heizgase werden durch seitliche Kanäle abgeleitet. Diese Feuerungsart erzielt einen sehr hohen Wirkungsgrad, weil sich eine gleichbleibende Glutschicht ausbildet, die eine konstante Feuerungsleistung ermöglicht.
Bei noch größeren Anlagen setzt man bewegliche Roste ein.
Nebeneinrichtungen
Starker Abrieb bei Transport und Lagerung von Kohle kann zu Verbrennungsschwierigkeiten und erhöhtem Staubauswurf führen. Zur Entaschung von Kleinkesseln werden die Verbrennungsrückstände von der Schüreinrichtung in den untergestellten Asche-Sammelwagen gedrückt. Bei größeren Kesseleinheiten werden Asche und Schlacke unterhalb des Kessels gesammelt und bei automatischer Entaschung über eine Austragschnecke in den Aschesammelbehälter gefördert. Hierbei sind alle Schür- und Transporteinrichtungen regeltechnisch miteinander verbunden, so dass ein sicherer und bedienungsfreier Betrieb gewährleistet ist. Lediglich große Anlagen mit Wanderrosten sind mit Nassentschlackern oder pneumatischen Entaschungsanlagen ausgerüstet.
Zur Entstaubung der Rauchgase müssen den Festbrennstoffheizanlagen Entstauber nachgeschaltet sein. Zum Einsatz gelangen überwiegend Zyklon-Vielzellenfilter und bei höheren Anforderungen Gewebefilter.
Elektrospeicherheizanlagen
Elektrospeicher sind mittlerweile fast völlig außer Mode gekommen. Wo sie noch vorhanden sind, sind sie natürlich auch korrekt zu betreiben. So ist beispielsweise ihre Aufladesteuerung so einzustellen, dass der Verbrauch von teurem Hochtarif (HT)-Strom möglichst vermieden wird.
Die Geräte sind nach der Bedienungsanleitung des Herstellers zu betreiben und entsprechend instand zu halten.
Folgende Störungen werden zuweilen beobachtet:
keine Freigabe der Aufladung
verkürzte Freigabe der Aufladung
Dauerfreigabe der Aufladung
Ausfall einzelner Heiztruhen.
Einmal jährlich sind Ansaug- und Ausblasraum der Geräte zu reinigen und Einstellung und Funktion der Aufladesteuerung zu überprüfen.
Brennbare oder feuergefährliche Materialien, wie z.B. Vorhänge, Papier, Spraydosen und dergleichen dürfen nicht in die Nähe von Elektrospeicherheizgeräten gebracht werden.