Ölheizungstechnik von morgen:

Heizölverdampfung mittels Kalter Flammen

Ölbrenner noch schadstoffärmer, noch leiser und noch kompakter zu machen - diesem Ziel haben sich die Forscher des Oel-Wärme-Instituts (OWI) in Aachen verschrieben. Eine neuartige Technik entdeckten sie in der Nutzung des Phänomens der so genannten Kalten Flammen.

Mit dieser Technologie wurde die Voraussetzung geschaffen, künftig auch Verbrennungskonzepte zu nutzen, die bislang nur mit gasförmigen Brennstoffen realisierbar waren. Dazu zählen die Verbrennung oberhalb eines Drahtgewebes, also bei einem Strahlungsbrenner, und in porösen Körpern, beispielsweise im Porenbrenner. Diese Techniken bringen eine deutliche Reduzierung des Schadstoffausstoßes und gleichzeitig Vorteile bei der Wärmeübertragung von der Flamme an die Brennkammerwände.

Rückstandsfreie Verdampfung von Heizöl EL mittels Kalter Flamme. Der Verdampfer hat einen Durchmesser von 9 cm und eine Länge von 80 cm. Technisch sind ohne weiteres kürzere Verdampfer möglich. Oben befindet sich ein Drahtgewebe aus Edelstahl, . . .

. . . wo das Brennstoff-Luft-Gemisch gezündet wird.

Um das Phänomen der Kalten Flamme sichtbar zu machen, haben die OWI-Ingenieure einen gläsernen Verdampfer für Heizöl konstruiert. Das Institut für wirtschaftliche Oelheizung e.V. (IWO) präsentierte dieses Modell erstmalig auf der IFH/Intherm Anfang April in Nürnberg der Fachöffentlichkeit. Das gläserne Modell zeigte die rückstandsfreie Verdampfung von Heizöl Extra Leicht mittels Kalter Flammen sowie die Verbrennung des erzeugten Brennstoff-Luft-Gemisches an einem über dem Verdampfer angeordneten Drahtgewebe bei atmosphärischem Druck.

Der Verdampfer besteht aus einem senkrecht angeordneten 80 cm langen Glasrohr (Rezirkulationsrohr) mit einem Durchmesser von 9 cm. Während am unteren Ende des Verdampfers das Heizöl in einem auf etwa 300°C vorgewärmten Verbrennungsluftstrom zerstäubt wird, tritt die Verbrennungsluft durch einen Ringspalt in den Verdampfer ein. Bereits nach etwa 10 mm ist der Ölnebel nicht mehr als geschlossener Sprühkegel zu erkennen.

Der Brennstoffdampf und die Verbrennungsluft strömen in das gläserne Rezirkulationsrohr, in dem die Kalte Flamme einsetzt. Die Temperatur des Brennstoff-Luft-Gemisches steigt dabei auf bis zu 480°C an. Da das sehr schwache, bläuliche Leuchten der Kalten Flammen nur bei absoluter Dunkelheit zu erkennen ist, bleibt es für den Betrachter des gläsernen Modells unsichtbar.

Das Brennstoff-Luft-Gemisch tritt, nachdem es das Glasrohr durchströmt hat, durch ein Edelstahl-Drahtgewebe und wird dort gezündet. Bei dem auf der IFH/Intherm ausgestellten Modell ist eine blau brennende Gasflamme direkt oberhalb des Drahtgewebes sichtbar. Die Verbrennung des Gemisches kann jedoch auch in einer porösen Keramik erfolgen.

Erstmalig wurde das Verdampfungsprinzip auf der IFH/Intherm in Nürnberg der Fachöffentlichkeit vorgestellt.

Der Brennstoffdurchsatz des Modells entspricht einer Leistung von 7 kW. Das Luftverhältnis kann in weiten Bereichen variiert werden. Die mittlere Aufenthaltszeit des Gemisches im Glasrohr von der Eindüsung am unteren Ende bis zur Verbrennung am oberen Ende des Glasrohres beträgt 1,5 Sekunden, ohne dass es zur Selbstzündung kommt. Bislang konnten derartige Verweilzeiten ohne Selbstzündung in diesem Temperaturbereich nicht realisiert werden. Mit Hilfe des Phänomens der Kalten Flammen ist es gelungen, dieses Problem zu lösen.

Die direkte Verbrennung des erzeugten Gemisches stellt jedoch nur eine mögliche Nutzungsvariante dar. Das Gemisch kann auch zur Herstellung von Synthesegasen für den Einsatz in den zukunftsträchtigen Bereichen der Kraft-Wärme-Kopplung und der Brennstoffzellentechnologie verwendet werden. In Blockheizkraftwerken kann der Vorteil der niedrigen Schadstoffemission eines Gasmotors mit den niedrigen Brennstoffkosten der flüssigen gegenüber den gasförmigen Brennstoffen verbunden werden. Neben einer vereinfachten Abgasnachbehandlung ist auch ein Inselbetrieb möglich.

B i l d e r : Institut für wirtschaftliche Oelheizung e.V., Hamburg

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