DE2132519A1

DE2132519A1 - DEVICE FOR HEATING A FLOWING HEATING OIL

Info

Publication number: DE2132519A1
Application number: DE19712132519
Authority: DE
Inventors: Harri Wahrmann
Original assignee: KOERTING OEL GASFEUERUNG
Current assignee: KOERTING OEL GASFEUERUNG
Priority date: 1971-06-30
Filing date: 1971-06-30
Publication date: 1973-01-11
Also published as: AT314714B; TR16981A; IT959977B

Description

Einrichtung zum Erwärmen eines fließenden Heizöls Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erwärmen eines fließenden Heizöls, insbesondere eines einem Ölbrenner zugeführten Schweröls. Device for heating a flowing fuel oil The invention relates to a device for heating a flowing fuel oil, in particular a one Heavy oil fed to the oil burner.

Bei einem Schwerölbrenner ist es erforderlich, das zugeführte Ol von der Lagertemperatur aus auf eine bestimmte, im Bereich von etwa 120 - 150 °C liegende "Betriebstemperatur" vorzuwärmen. Wegen der Temperaturabhängigkeit der Viskosität sollte dabei die Betriebstemperatur möglichst konstant gehalten werden, weil sich andernfalls Schwierigkeiten bei der Flamme einstellen können. In the case of a heavy oil burner, it is necessary to remove the supplied oil from the storage temperature to a certain, in the range of about 120 - 150 ° C preheat lying "operating temperature". Because of the temperature dependence of the viscosity the operating temperature should be as constant as possible otherwise there will be difficulties with the flame can.

Es ist bekannt, das Öl zum Zwecke der Vorwärmung von dem Haupttank aus zunächst in einen ständig beheizten Zwischenbehälter zu leiten, dort auf die Betriebstemperatur zu bringen und dann dem Brenner zuzuführen. Diese Lösung hat jedoch erhebliche Nachteile. Einmal ist eine verhältnis=aßig große Heizleistung erforderlich, da sich das Öl in dem Zwischenbehälter auch während der Standzeiten des Brenners auf der Betrieb8temperatur befinden muß, Zun anderen besteht bei einem lngere Zeit auf der Betriebstemperatur gehaltenen Heizöl die Gefahr eines Ausgasens oder Ausdampfens während der Standzeiten, wodurch das Öl minderwertig oder unbrauchbar wird. It is known to preheat the oil from the main tank from first to lead into a constantly heated intermediate container, there on the Bring operating temperature and then feed it to the burner. This solution has however, significant disadvantages. On the one hand there is a relatively large heating output required, since the oil in the intermediate container also during the idle times of the burner must be at the operating temperature; If heating oil is kept at operating temperature for a long time, there is a risk of outgassing or evaporation during downtime, rendering the oil inferior or unusable will.

Schließlich hat es sich aber auch, bedingt durch die realtiv große Masse des in dem Zwischenbehälter befindlichen Öles sowie der Unregelmäßigkeit des Zulaufs von Kaltöl entsprechend den Verbrauch von vorgewärmtem Öl im Brenner, als sehr schwierig erwiesen, die Betriebstemperatur im laufenden Betrieb ausreichend konstant einzuregeln. In der Praxis wurden SchwarAungen um 15 cc und mehr beobachtet, und derartige Schwankungen geben bereits zu Schwierigkeiten bei der Flamme Anlaß.In the end, however, it has also been due to the relatively large size Mass of the oil in the intermediate container and the irregularity of the Inflow of cold oil according to the consumption of preheated oil in the burner, as proved to be very difficult, the operating temperature sufficient during operation to be constant. In practice, swellings of 15 cc and more have been observed, and such fluctuations give rise to difficulties in the flame.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere für Schwerölbrenner bestimmte Einrichtung zum Erwärmen eines fließenden Heizöls zu schaffen, die die genannten Nachteile nicht aufweist und vor allem bei guter Konstanz der Betriebstemperatur mit einer geringen Heizleistung auskommt. The invention is based on the object, in particular for heavy oil burners to create a certain device for heating a flowing fuel oil which the mentioned Does not have disadvantages and especially with good constancy the operating temperature manages with a low heating output.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß innerhalb eines Rohres ein axial zum Rohr verlaufender Heizstab angeordnet ist, der mit dem Rohr einen Ringspalt bildet und das Öl in Axialrichtung des Rohres durch den Ringspalt geführt ist. This goal is achieved according to the invention that within of a tube, an axially extending to the tube heating rod is arranged, which with the Tube forms an annular gap and the oil in the axial direction of the tube through the annular gap is led.

Die erfindungsgemäße Einrichtung hat gegenüber der bekannten Lösung eine Reihe beachtlicher Vorteile. Dazu gehören ein geringes Leistungsgewicht der erfindungsgemäße Einrichtung sowie die Tatsache, daß das in der Einrichtung jeweils befindliche Ölvolumen bei einem engen Durchströmungsquerschnitt und einer großen Wärmeaustauschfläche sehr gering ist und dadurch ein optimaler Übergang der von dem Heizstab erzeugten Wärme auf das Öl, also ein hoher Wirkungsgrad während des Betriebs gewährleistet ist. Dabei lassen sich auch hohe Durchströmungsgeschwindigkeiten und hohe Betriebsdrücke erreichen. Außerdem kann, da das Öl innerhalb des Rohres zwangsgeführt ist und der Heizstab durch das umspülende Öl ständig gekühlt wird, keine örtliche Überhitzung auftreten, so daß sich, insbesondere bei elektrischer Heizung, hohe spezifische Belastungen erreichen lassen. The device according to the invention has compared to the known solution a number of notable advantages. These include a low power-to-weight ratio device according to the invention and the fact that the device in each case oil volume located with a narrow flow cross-section and a large one Heat exchange surface is very small and therefore an optimal transition of the the heating rod generated heat on the oil, so a high degree of efficiency during the Operation is guaranteed. High flow velocities can also be achieved and reach high operating pressures. Also, because the oil can be inside the pipe is positively driven and the heating element is constantly cooled by the oil flowing around it, no local overheating occur, so that, especially with electrical Heating, allow high specific loads to be achieved.

Als ganz besonders wesentlicher Vorteil ist ein schnelles Ansprechvermögen der erfindungsgemäßen Einrichtung hervorzuheben. Dies macht es möglich, die erfindungsgemäße Einrichtung lediglich beim Öldurchfluß im Betrieb zu halten und bei den Standzeiten des Öls (also des Brennens) abzuschalten. Bei einer elektrischen Heizung läßt sich diese Abschaltung z.B. mit der elektrischen Einschaltung des Ölbrenners kombinieren. Insbesondere bei größeren Ölbrennern werden, bevor das Anpumpen des Öles beginnt, während einer Vorspülzeit von einigen Sekunden Teile des Brenners, z.B. der Hochspannungstransformator, voreingeschaltet. Mit dieser Voreinschaltung kann die Einschaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung kombiniert werden. Die genannte Vorspülzeit ist etwa so lang, daß beim Beginn des Öltransports die erfindungsgemäße Einrichtung das in ihr enthaltene Öl bereits genügend erwärmt hat. Beispielsweise läßt sich erreichen, daß das Öl vom kalten Zustand in etwa 15 Sekunden auf die Betriebstemperatur erwärmt wird, also innerhalb eines Zeitraumes, der etwa der üblichen Vorspülzeit entspricht. A particularly important advantage is the ability to respond quickly the device according to the invention to highlight. This makes it possible to keep the device according to the invention in operation only when the oil is flowing and switch off when the oil is idle (i.e. when it is burning). With an electric Heating can be switched off, e.g. by switching on the oil burner electrically combine. Especially with larger oil burners, before pumping the Oil starts, parts of the burner during a purging time of a few seconds, e.g. the high-voltage transformer, switched on. With this pre-activation the activation of the device according to the invention can be combined. The said Pre-flushing time is about so long that at the beginning of the oil transport the inventive Facility has already warmed up the oil it contains sufficiently. For example can be achieved that the oil from the cold state in about 15 seconds to the operating temperature is heated, i.e. within a period of approximately the usual pre-rinse time is equivalent to.

Durch die~Abschaltung der Heizung während der Standzeiten wird ein erheblicher Teil- der für die Ölvorwärmung bei der bekannten Einrichtung notwendigen Heizenergie einen; spart. Außerdem tritt auch kein Ausgasen oder Ausdampfen während der Standzeiten auf, weil das Öl während der Standzeiten kalt bleibt. Insgesamt ist somit die erfindungsgemäße Einrichtung allein in diesen Punkten der bekannten Einrichtung weit überlegen. By switching off the heating during idle times, a considerable part of the necessary for the oil preheating in the known device Heating energy one; saves. In addition, no outgassing or evaporation occurs during the downtimes because the oil remains cold during the downtimes. All in all is thus the device according to the invention only in these points of the known Establishment far superior.

Aus dem schnellen Ansprechvermögen leitet sich als zusätzlicher Vorteil aber auch noch eine gute Regelbarkeit ab. Da die Einrichtung keine große Wärmekapazität beinhaltet, läßt sich die jeweilige Heizleistung nicht nur schnell einschalten oder auschalten, sondern auch nahezu trägheitslos durch eine Regelung so steuern, daß das austretende Öl immer eine ausreichend konstante Temperatur und damit eine gleichbleibende Viskosität hat. Bei einem elektrischen Heizstab kann z.B. die dem Heizstab zugeführte Stromstärke durch eine Stellgröße gesteuert werden, die aus der Temperatur des hineinfließenden und/oder herausfließenden Öls gewonnen wird, Ohne überdurchschnittlichen Aufwand ist auf diese Weise eine iemperaturkonatanz von weniger als 1 °¢ leicht erreichbar. The quick response is derived from additional The advantage, however, is also good controllability. Since the facility is not a big one Includes heat capacity, the respective heating output can not only be quickly switch on or off, but also with almost no inertia thanks to a control system control in such a way that the escaping oil is always at a sufficiently constant temperature and so that it has a constant viscosity. With an electric heating element, E.g. the current strength fed to the heating rod can be controlled by a manipulated variable, those obtained from the temperature of the oil flowing in and / or flowing out Without any above-average effort, this is a temperature conatance Easily achievable from less than 1 ° ¢.

Die erfindungsgemäße Einrichtung läßt sich in besonders einfacher Weise für einen weiten Durchsatzbereich einsetzen. The device according to the invention can be particularly simple Way to use for a wide range of throughput.

Sobald nämlich die im wesentlichen durch Heizleistung, Strömungsquerschnitt und Strömungsgeschwindigkeit bestimmte obere Grenze des Öldurchsatzes überschritten wird, genügt es zu einer Durchaatzerhöhung, zwei oder mehr der erfindungsgemäßen Einrichtungen ölseitig parallel zu schalten . In bestimmten Fällen kann aber auch eine Reihenschaltung mehrerer Einrichtungen in Frage kommen, indem z.B. bei billig zur Verfügung stehendem Dampf aus einem Dampfspeicher eine erste, dampfbeheizte Einrichtung verwendet und dieser eine elektrsch beheizte Einrichtung nachgeschaltet wird. Dabei kann die ~:-ordnung so getroffen werden, daß die elektrische Heizung nur im Bedarfsfall zu der DampSheizung hinzugeschaltet wird.As soon as the flow cross-section is essentially due to heating power and flow rate exceeded certain upper limit of the oil throughput is, it is sufficient to increase the throughput, two or more of the invention Connect devices in parallel on the oil side. In certain cases, however, can also a series connection of several devices come into question, e.g. with cheap Available steam from a steam accumulator is a first, steam-heated one Device used and this is followed by an electrically heated device will. The ~: order can be made so that the electrical heating is only switched on to the steam heating when required.

Es ist aber auch möglich, daß der Dampf das Öl nur auf eine Temperatur von etwa 80 ° anwärmt und der elektrische Heizstab die restliche Temperaturerhöhung auf den Bereich von 120 ° bis 150 ° bewirkt. Die Art der zum Reizen verwendeten Energie wird davon abhängen, welche Energieform jeweils am billigsten verfügbar ist.But it is also possible that the steam only raises the oil to one temperature of about 80 ° and the electric heating rod warms up the remaining temperature increase effected in the range of 120 ° to 150 °. The type of stimulus used Energy will depend on which form of energy is cheapest in each case is.

Die räumliche Abmessung der erfindungsgemäßen Einrichtung läßt sich sehr gering halten, z.B. durch eine spiralförmige oder wendelförmige Anordnung des Rohres mit den darin enthaltenen Heizstab. Deshalb kann sie z.B. leicht in einen Ölbrenner eingebaut oder nachträglich an diesem befestigt werden. The spatial dimensions of the device according to the invention can be keep it very low, e.g. by a spiral or helical arrangement of the Tube with the heating element contained in it. Therefore it can easily be converted into a Oil burner installed or subsequently attached to this.

Herstellungstechnisch wirkt es sich günstig aus, daß die erfindungsgemäße Einrichtung aus Handelsteilen aufgebaut werden kann. Vorzugsweise wird ein elektrischer Heizstab verwendet. Dieser besteht z.B. aus einem zylinderförmigen Stab aus ölfestem Material, in dessen Innerem sich ein elektrischer Heizwiderstand befindet. Der Heizstab kann auch aus einem Rohr bestehen, das von einem Dampf oder einem sonstigen heißen Medium durchströmt wird. In terms of production, it has a favorable effect that the inventive Facility can be built from trading parts. Preferably an electric Heating rod used. This consists e.g. of a cylindrical rod made of oil-resistant Material with an electrical heating resistor inside. The heating rod can also consist of a pipe, which is called by a steam or some other Medium is flowed through.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnurwgen an drei Ausführungsbeispielen erläutert. Darin zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel mit einem elektrischen Heizstab, Pig. 2 einen Querschnitt durch die Anordnung nach Fig. 1, Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel mit einem durch Dampf geheizten Heizstab und Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für die Parallelschaltung mehrerer Einrichtungen. The invention is illustrated below with reference to the drawings of three exemplary embodiments explained. 1 shows an exemplary embodiment with an electric heating rod, Pig. 2 shows a cross section through the arrangement according to FIG. 1, FIG. 3 shows an exemplary embodiment with a heating rod heated by steam and FIG. 4 shows an embodiment for the parallel connection of several devices.

Fig. 1 und 2 zeigen ein Rohr 1, das in mehrere Windungen wendelartig aufgewickelt ist. Koaxial zum Rohr 1 ist ein Heizstab 2 angeordnet, der aus einem ölfesten Material besteht und in seinem Inneren einen Heizwiderstand 3 aufweist, der mit Anschlußklemmen 4, 5 verbunden ist. An die Klemmen 4 und 5 ist eine Spannnungsquelle 6 angeschlossen. Der Heizstab 2 ist in dem Rohr 1 so gelagert, daß zwischen der Außenkante des Heizstabes 2 und der Innenkante des Rohres 1 ein Ringspalt 7 besteht. Das Öl wird in Richtung des Pfeiles 8 über einen Stutzen 9 in das Rohr 1 eingeführt und durchströmt dieses in dem Ringspalt 7 entlang der Länge des Rohres 1 und verläßt schließlich das Rohr 1 über einen Stutzen 10 in Richtung 11. Die Eingabe und Ausgabe des Öles kann auch auf andere Weise, z.B. am Ende des Rohres 1 erfolgen, wobei dann der Heizstab 2 seitlich radial aus dem Rohr 1 herausgeführt ist. Fig. 1 and 2 show a tube 1, which is helical in several turns is wound up. Coaxially to the tube 1, a heating rod 2 is arranged, which consists of a consists of oil-resistant material and has a heating resistor 3 in its interior, which is connected to terminals 4, 5. A voltage source is connected to terminals 4 and 5 6 connected. The heating rod 2 is mounted in the tube 1 so that between the There is an annular gap 7 on the outer edge of the heating rod 2 and the inner edge of the pipe 1. The oil is introduced into the pipe 1 in the direction of the arrow 8 via a connecting piece 9 and flows through this in the annular gap 7 along the length of the tube 1 and leaves finally the pipe 1 via a nozzle 10 in the direction 11. The input and output of the oil can also be done in another way, e.g. at the end of the pipe 1, in which case the heating rod 2 is led out radially from the side of the tube 1.

Durch den von der Spannungsquelle 6 geheizten Heizstab 2 wird das Öl während seines Durchtritts durch den Ringspalt 7 erwärmt, so daß es das Rohr 1 am Stutzen 10 mit der gewünschten Betriebstemperatur verläßt.The heating rod 2, which is heated by the voltage source 6, is the Oil is heated as it passes through the annular gap 7, so that it leaves the pipe 1 at the nozzle 10 at the desired operating temperature.

In Fig. 3 ist der Heizstab 2 als Rohr ausgebildet, das dicht abgeschlossen etwa in Radialrichtung aus dem Rohr 1 herausgeführt ist. Dem Rohr 2 wird in Richtung 12ein heißer Dampf über ein Ventil 13 zugeführt. Der Dampf dient zum Heizen des Stabes 2 und verläßt diesen in Richtung 14 als Kondensat. Beim Beginn des Öldurchflusses, z.B. beim Einschalten des Brenners, wirkt eine Steuereinrichtung 15 auf das Ventil 13 ein und öffnet dieses, so daß der Dampf durch den rohrförmigen Stab 2 zu fließen beginnt und die Heizung des Öls einleitet. Während der Standzeit, d.h. bei nichtlaufendem Brenner, schließt die Steuereinrichtung 15 das Ventil 13 selbsttätig. In Fig. 3, the heating rod 2 is designed as a tube that is tightly sealed is led out of the tube 1 approximately in the radial direction. The pipe 2 is in the direction of 12 a hot steam is supplied via a valve 13. The steam is used to heat the Rod 2 and leaves this in the direction 14 as condensate. At the beginning of the oil flow, e.g. when the burner is switched on, a control device 15 acts on the valve 13 and opens it so that the steam can flow through the tubular rod 2 starts and starts heating the oil. During the idle time, i.e. when it is not running Burner, the control device 15 closes the valve 13 automatically.

Die spiralförmige oder wendelförmige Aufwicklung des Rohres hat noch den Vorteil, daß das Gesamtvolumen der Einrichtung gering gehalten wird und außerdem Spannungen durch Dehnungen der Einrichtung beim Erwärmen aufgefangen werden. Bei einer praktisch erprobten Ausführungsform betrug bei einem Innendurchmesser des Rohres von etwa 10 mm die Weite des Ringspaltes 7, gemessen in Radialrichtung, etwa 1 mm. The spiral or helical winding of the pipe still has the advantage that the total volume of the device is kept small and also Tensions are absorbed by stretching the device when it is heated. at a practically tested embodiment was with an inner diameter of Tube of about 10 mm the width of the annular gap 7, measured in the radial direction, about 1 mm.

Fig. 4 zeigt im Prinzip ein Ausführungsbeispie ,be dem drei Einrichtungen gemäß Fig. 1 parallel geschaltet s'nd. Fig. 4 shows in principle an Ausführungsbeispie, be the three devices connected in parallel according to FIG. 1.

Jeweils die Anfänge von drei gemäß Fig. 1 geformten Rohren 1, 1', 1" sind'in einem Verbindungsstück 16 zusammengefaßt, das eine Eintrittsöffnung 17 aufweist. Die Eintrittsöffnung 17 steht in Verbindung mit den Ringspalten 7 der einzelnen Rohre, während die Heizstäbe 2, 2', 2" mit den elektrischen Anschlossen 4, 4', 4" aus dem Verbindungsstück 16 öldicht herausgeführt sind. Das in Richtung 8 durch die Öffnung 17 hineinfließende Öl durchflteßt parallel die Ringspalte 7 der drei Einheiten 1, 1', 1>' und wird diesen Einheiten am Ende der Rohre 1, 1', 1" durch ein entsprechend ausgebildetes Verbindungsstüok wieder entnommen. Die Verbindungsstücke für den Eintritt und den Austritt des Öls können identisch aufgebaut sein, da die Durchströmungsrichtung durch die Konstruktion der Einrichtung nicht festgelegt ist. In each case the beginnings of three tubes 1, 1 ', shaped according to FIG. 1, 1 "are combined in a connector 16 which an inlet opening 17 has. The inlet opening 17 is in communication with the annular gaps 7 of the individual pipes, while the heating rods 2, 2 ', 2 "with the electrical connections 4, 4 ', 4 "are led out of the connecting piece 16 in an oil-tight manner. This in the direction 8 oil flowing in through the opening 17 flows through the annular gaps 7 in parallel of the three units 1, 1 ', 1>' and is these units at the end of the tubes 1, 1 ', 1 "removed again through a correspondingly designed connecting piece Connections for the inlet and outlet of the oil can be constructed identically because the direction of flow through the construction of the device is not is fixed.

-Ansprüche- -Expectations-

Claims

Expectations; Device for heating a flowing fuel oil, in particular for heavy oil burners, characterized in that a Axially to the pipe extending heating rod (2) is arranged, which with the pipe a Annular gap (7) forms, and the oil in the axial direction of the pipe through the annular gap (7) is performed.

2. Device according to claim 1, characterized in that the heating rod (2) consists of a pipe, the connections for the passage of a warm medium like steam or water (Fig. 2).

3. Device according to claim, characterized in that the heating rod (2) is electrically heatable (Fig. 1).

4. Device according to claim 3, characterized in that the heating rod consists of an oil-resistant material, inside of which there is an electrical heating resistor (3) is located.

5. Device according to claim 1, characterized in that the heating rod (2) has a cylindrical cross-section.

6. Device according to claim 1, characterized in that the tube (1) with the heating rod (2) contained in it, wound in a helical or spiral shape is (Fig. 1).

7. Device according to claim 1, characterized in that at one Inner diameter of the tube (1) of about 10 mm, the width of the annular gap (7) about 1 mm.

8. Device according to claim 1, characterized gekennæeichnets that the from Heating rod (2) emitted heating power by one of the temperature of the in the device inflowing and / or outflowing oil dependent manipulated variable is controllable.

9. Device according to claim 1, characterized in zek; -ui3 multiple Facilities are connected in parallel on the oil side.

10. Device according to claim 1, characterized in that several Devices are connected in series on the oil side.

11. The device according to claim 10, characterized in that one Device with an electric heating rod (Fig. 1) and a device with a heating rod in the form of a tube through which a warm medium flows (Fig. 3) in series are arranged.