DE1095436B

DE1095436B - Device for metering and introducing dust-like, corrosion-inhibiting additives into the combustion chamber of oil firing systems by means of an air stream

Info

Publication number: DE1095436B
Application number: DED25306A
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Ulrich; Manfred Schindler
Original assignee: Deutsche Erdoel AG
Current assignee: Wintershall Dea Deutschland AG
Priority date: 1957-04-03
Filing date: 1957-04-03
Publication date: 1960-12-22
Also published as: CH363427A

Description

Vorrichtung zum Zumessen und Einbringen von staubförmigen, korrosionshemmenden Zusatzstoffen mittels eines Luftstromes in den Feuerungsraum von Ölfeuerungen Bekanntlich verursacht der Gehalt vieler Heizöle an Vanadin- und Schwefelverbindungen Schwierigkeiten bei ihrer Verwendung in Ölfeuerungsanlagen. Es treten Korrosionen im Bereich hocherhitzter Berührungsheizflächen, aber auch an nachgeschalteten Heizflächen in niedrigeren Temperaturbereichen auf. Die an den Heizflächen abgelagerten Aschen setzen den Wirkungsgrad der Feuerungsanlage herab und müssen dementsprechend in Abständen entfernt werden. Infolge ihrer Unlöslichkeit ist ihre Entfernung mit Wasser oder Dampf, die man während des Betriebes oder während einer kurzen Unterbrechung vornehmen könnte, nicht möglich. Das Vanadin setzt weiterhin den Schmelzpunkt feuerfester Materialien in der Strahlungszone von Ölfeuerungen herab und führt zu deren Zerstörung.Device for metering and introducing dust-like, corrosion-inhibiting It is well known that additives by means of an air stream in the combustion chamber of oil firing systems The vanadium and sulfur compound content of many heating oils causes difficulties when used in oil firing systems. Corrosion occurs in the highly heated area Contact heating surfaces, but also on downstream heating surfaces in lower ones Temperature ranges. The ashes deposited on the heating surfaces set the efficiency the combustion system and must accordingly be removed at intervals. As a result of their insolubility, their removal with water or steam is possible during operation or during a short interruption is not possible. The vanadium continues to set the melting point of refractories in the radiation zone from oil fires and leads to their destruction.

Um die Wirkungen der in der Feuerungszone gebildeten aggresiven Verbindungen (V205 und S 03) zu verhindern, zum mindesten zu mildern, setzt man dem Heizöl solche Stoffe zu, die die aggressiven Verbindungen in unschädliche umwandeln. Diese Stoffe werden entweder dem Heizöl in fester oder flüssiger Form zugesetzt, oder sie werden unmittelbar in die Feuerungszone eingeblasen.About the effects of the aggressive compounds formed in the firing zone (V205 and S 03) to prevent, at least to mitigate, one sets the heating oil such Substances that convert the aggressive compounds into harmless ones. These substances are either added to the heating oil in solid or liquid form, or they are blown directly into the firing zone.

Als geeignete Zusatzstoffe haben sich unter anderem Aluminiumoxyd und besonders Kalziumoxyd in Verbindung mit Magnesiumoxyd erwiesen. Ebenso wirksam wie wirtschaftlich vorteilhaft ist die Anwendung von Dolomit als natürliche Kalzium-Magnesium-Verbindung. Besonders bewährt hat sich ein Verfahren, bei dem Dolomit in Staubform in der Nähe der Brenner in die Feuerungszone eingeblasen wird, wodurch eine gute Vermischung mit den Verbrennungsgasen erreicht wird.Aluminum oxide, among others, has proven to be suitable additives and especially calcium oxide in connection with magnesium oxide. Just as effective how economically advantageous is the use of dolomite as a natural calcium-magnesium compound. A method has proven to be particularly effective in which dolomite is in the form of dust in the vicinity the burner is blown into the firing zone, creating good mixing is achieved with the combustion gases.

Die Menge des Dolomitstaubes richtet sich nach dem Gehalt des Heizöles an Vanadin- und Schwefelverbindungen. Zur Bindung derselben durch den Dolomitstaub wird man zum mindesten ein molares Verhältnis wählen, vorteilhafterweise aber einen gewissen Überschuß an Dolomit zugeben. Ein hoher, womöglich unüberwachter Überschuß ist zu vermeiden, um den Ascheanfall nicht unnötig zu vergrößern.The amount of dolomite dust depends on the content of the heating oil of vanadium and sulfur compounds. To bind them through the dolomite dust at least one molar ratio will be chosen, but advantageously one add a certain excess of dolomite. A high, possibly unmonitored, excess should be avoided in order not to unnecessarily increase the amount of ash.

Ausschlaggebend für die Wirksamkeit des Zusatzstoffes ist Gleichmäßigkeit in der Zumessung und Verteilung im Brennraum. Daraus ergeben sich besondere Probleme in bezug auf Mengenregelung und Zuführung.The decisive factor for the effectiveness of the additive is uniformity in metering and distribution in the combustion chamber. This gives rise to particular problems with regard to quantity control and supply.

Dem Brennraum werden je nach Belastung der Feuerungsanlage schwankende Heizölmengen, möglicherweise mit in den einzelnen Beschickungen unterschiedlichen Vanadin- undSchwefelgehaltenzugeführt. Die Menge an Dolomitstaub, die nur Bruchteile eines Prozentes der Heizölmenge beträgt, muß diesem veränderlichen Gehalt angepaßt, genau zugemessen in den Brennerraum eingebracht werden. Diese Zuführung hat stetig und sehr gleichmäßig zu erfolgen. Hierzu dienen üblicherweise Förderleitungen und Düsen. Diese Teile unterliegen infolge der schmirgelnden und erodierenden Wirkung des Staub-Luft-Gemisches einem erheblichen Verschleiß, der vermieden werden muß, wenn die Stetigkeit und Gleichmäßigkeit der Zuführung gewährleistet werden soll.The combustion chamber will fluctuate depending on the load on the combustion system Quantities of heating oil, possibly with different amounts in the individual charges Vanadium and sulfur contents added. The amount of dolomite dust that is only a fraction one percent of the amount of heating oil must be adjusted to this variable content, accurately measured and introduced into the burner chamber. This feed has been steady and to be done very evenly. Conveyor lines and are usually used for this purpose Nozzles. These parts are subject to abrasion and erosion the dust-air mixture is subject to considerable wear and tear, which must be avoided, if the continuity and uniformity of the feed is to be guaranteed.

In der Technik sind Vorrichtungen zum Zuführen von Brennstoffstauben zu Feuerungsräumen bekannt. Abgesehen davon, daß es sich hierbei um die Zuführung großer Brennstoffstaubmengen handelt, mit nur verhältnismäßig grober Mengenregelung, sind diese Vorrichtungen nicht dazu geeignet, die vorstehend umrissenen Voraussetzungen zu erfüllen.Devices for supplying fuel dusts are known in the art known to combustion chambers. Apart from the fact that this is the feed deals with large amounts of fuel dust, with only relatively rough control of the amount, these devices are not suitable for meeting the requirements outlined above to meet.

Eine solche Vorrichtung besteht z. B. aus einem trichterförmigen Vorratsbunker, in dessen unterem Teil eine Fördermittelleitung und eine Brennstoffspeiseleitung beweglich einander gegenüber angeordnet sind. Der Brennstoffstaub gelangt dadurch zur Feuerung, daß durch eine mit Bohrungen versehene Abschlußkappe der Fördermittelleitung Luft zugeführt und der im Vorratsbehälter aufgewirbelte Brennstoffstaub mit der Luft durch das gerade abgeschlossene oder trichterförmig erweiterte Ende der Speiseleitung aufgenommen und zum Feuerungsraum gefördert wird. Es ergeben sich aber schon bei den großen Mengen leicht Verstopfungen, zu deren Beseitigung Hilfsvorrichtungen vorgesehen sind. Derartige Verstopfungen treten nun bei den kleinen Zusatzstoffmengen in verstärktem Maße auf, wodurch eine stetige und gleichmäßige Förderung unmöglich wird.Such a device consists, for. B. from a funnel-shaped storage bunker, in its lower part a conveyor line and a fuel feed line are movably arranged opposite one another. The fuel dust gets through it for firing that through a bored end cap of the conveying line Air supplied and the fuel dust whirled up in the storage container with the Air through the just closed or funnel-shaped widened end of the feed line is picked up and conveyed to the combustion chamber. But there are already at the large amounts easily clogged, to remove auxiliary devices are provided. Such Constipation now occurs in the small ones Additive amounts to an increased extent, creating a steady and even Promotion becomes impossible.

Bei einer anderen Vorrichtung ist eine Mischkammer unterhalb eines Vorratsbehälters angebracht, an die die Fördermittel- und die Brennstoffspeiseleitung fest angeschlossen sind. Durch diese injektorartig wirkenden Leitungen wird in der Mischkammer Unterdruck erzielt, der ungleichmäßige Förderung bewirkt und auch zu Verstopfungen führt. Auch diese Vorrichtung erfüllt nicht die Forderungen, die an eine solche Abmessung kleiner, aber genau und veränderlichen zumeßbaren Staubmengen und deren gleichmäßige und stetige Zuführung zu stellen sind.In another device, a mixing chamber is below one Storage container attached to which the conveyor and fuel feed line are firmly connected. These injector-like lines are used in the Mixing chamber achieved negative pressure, which causes uneven delivery and also to Constipation leads. This device also does not meet the requirements such a dimension smaller, but accurate and variable, measurable amounts of dust and their even and steady supply must be provided.

Es wurde nun eine Vorrichtung entwickelt, mit welcher staubförmige Stoffe mittels eines Luftstromes in kleinen, genau regelbaren Mengen sehr gleichmäßig und ohne Gefahr der Erosion für die Vorrichtung durch den staubbeladenen Luftstrom dem Feuerungsraum zugeführt werden können. Sie besteht aus einer in Richtung ihrer Längsachse verstellbaren Treibdüse, einer gleichachsig hierzu angeordneten Fangdüse, deren der Treibdüse zugekehrte Seite scharfkantig ausgeführt ist und einer zwischen diesen angeordneten Mischkammer, welcher Zusatzstoffe zugeführt werden, und ferner einer an die Fangdüse sich anschließenden, verschleißfesten Gummi- oder Kunststoff-Förderleitung mit einer Einblasedüse. Wesentlich hierbei ist, daß die Öffnung der Fangdüse kleiner als die der Treibdüse ist und ihr Kantenwinkel wenig mehr als 90° beträgt und daß ferner auf die Einblasedüse ein Bügel aufgesetzt ist, welcher eine Öffnung bildet, durch welche die in die Düse einströmende Verbrennungsluft parallel zum Staub-Luft-Gemisch geführt wird, und die Trennwand zwischen Einblasedüse und Bügel derart ausgebildet ist, daß sie eine Vermischung der beiden Ströme vor der Mündung der Einblasedüse verhindert.A device has now been developed with which dust-like Substances by means of an air stream in small, precisely controllable quantities very evenly and without the risk of erosion for the device from the dust-laden air flow can be fed to the combustion chamber. It consists of one towards theirs Longitudinal axis adjustable propulsion nozzle, a coaxially arranged catch nozzle, whose side facing the drive nozzle is sharp-edged and one between these arranged mixing chamber, which additives are fed, and further a wear-resistant rubber or plastic delivery line connected to the collecting nozzle with an injection nozzle. It is essential here that the opening of the collecting nozzle is smaller than that of the driving nozzle and its edge angle is little more than 90 ° and that Furthermore, a bracket is placed on the injection nozzle, which forms an opening, through which the combustion air flowing into the nozzle parallel to the dust-air mixture is performed, and the partition between the injection nozzle and bracket is formed in this way is that they mix the two streams in front of the mouth of the injection nozzle prevented.

Die Vorrichtung besteht also aus der Zumeß- und Mischvorrichtung einerseits und der Einbringvorrichtung mit der verbindenden Zuführungsleitung andererseits. Wie in der Zeichnung dargestellt rieselt aus einem kegeligen Vorratsbehälter 1 der Dolomitstaub in eine Mischkammer 2, in welche die Treibdüse 3 verstellbar hineinragt (s. Fig. 1). Sie ist an eine aus der Unterwindleitung oder dem Preßluftnetz gespeiste Luftleitung angeschlossen. Die Mischkammer 2 wird begrenzt durch eine fest eingebaute Platte, welche eine Fangdüse 4 aufweist, deren Öffnung kleiner als die der Treibdüse 3 ist. Infolge der verschiedenen Querschnitte der beiden Düsen ist das Gemisch in der Mischkammer leicht angestaut und befindet sich also unter einem geringen Überdruck. Die der Treibdüse zugekehrte Seite der Fangdüse ist scharfkantig ausgeführt, und der Kantenwinkel beträgt wenig mehr als 90°. Dadurch prallt ein Teil des durch die Treibdüse eintretenden Luftstromes gegen die Platte der Fangdüse 4 und verwirbelt den in der Mischkammer 2 befindlichen Staub. Da die Platte der Fangdüse 4 blendenförmig ausgebildet ist, erzeugt der durch den freien Düsenquerschnitt strömende Luftstrom hinter der Düse einen verminderten Druck, so daß das zwischen dem Überdruck in der Mischkammer und dem verminderten Druck hinter der Fangdüse entstehende Druckgefälle das Abströmen des Staub-Luft-Gemisches durch die Förderleitung 6 zur Einblasedüse 7 erleichtert. Durch Verstellung der Treibdüse 3 in Richtung ihrer Längsachse mit Hilfe einer Verstellschraube 5 kann der Abstand zwischen der Treibdüse 3 und der Fangdüse 4 und damit die zu fördernde Staubmenge verändert werden. Es ist aber auch möglich, die Staubmenge durch Steuerung der Treibluftmenge zu beeinflussen.The device therefore consists of the metering and mixing device on the one hand and the introduction device with the connecting supply line on the other hand. As shown in the drawing trickles from a conical reservoir 1 of the Dolomite dust in a mixing chamber 2, into which the propellant nozzle 3 protrudes adjustably (see Fig. 1). It is fed to one from the underwind line or the compressed air network Air line connected. The mixing chamber 2 is limited by a built-in one Plate which has a collecting nozzle 4, the opening of which is smaller than that of the driving nozzle 3 is. Due to the different cross-sections of the two nozzles, the mixture is in the mixing chamber is slightly dammed and is therefore under a slight overpressure. The side of the collecting nozzle facing the driving nozzle is sharp-edged, and the edge angle is a little more than 90 °. As a result, part of the bounces through the Driving nozzle entering air stream against the plate of the catch nozzle 4 and swirled the dust in the mixing chamber 2. Since the plate of the collecting nozzle 4 is diaphragm-shaped is formed, generates the air stream flowing through the free nozzle cross-section behind the nozzle a reduced pressure, so that that between the overpressure in the Mixing chamber and the reduced pressure behind the collecting nozzle the outflow of the dust-air mixture through the delivery line 6 to the injection nozzle 7 relieved. By adjusting the propulsion nozzle 3 in the direction of its longitudinal axis with Using an adjusting screw 5, the distance between the propellant nozzle 3 and the Catching nozzle 4 and thus the amount of dust to be conveyed can be changed. It is also possible to influence the amount of dust by controlling the amount of propellant air.

Mit., der Einblasedüse 7 ist die Mischvorrichtung durch eine Förderleitung 6 verbunden. Sie besteht aus einem Gummi- oder Kunststoffschlauch, womit die Erosionsgefahr vermieden und der Verschleiß vermindert werden, die die Stetigkeit und Gleichmäßigkeit der Zuführung stören würden. Die Einblasedüse 7 wird so durch das Brennergeschränk 8 in den Feuerungsraum 9 eingeführt, daß sie bis in den aus dem Brenner austretenden und die Brenndüse 10 umspülenden Verbrennungsluftstrom ragt und die Düsenmündung sich ungefähr in einer Ebene mit der Brenndüse 10 befindet. Die drehend in den Feuerungsraum eintretende Verbrennungsluft bewirkt Verwirbelung des Staub-Luft-Gemisches am Ende der Einblasedüse 7, was zu Erosion an der der Strömung abgewandten Seite und im Mündungsbereich der Düse führt. Zur Vermeidung der Erosion ist gemäß der Erfindung ein Bügel 11 (s. Fig. 2 und 3) an der äußeren der Strömung zugewandten Seite der Einblasedüse 7 angebracht. Er ist mit einer eingezogenen zungenförmigen Öffnung 12 versehen, durch die ein Teil der auftretenden Verbrennungsluft in die Düse einströmt. Die Luft wird durch die Düse bis zu ihrer Mündung parallel zum Staub-Luft-Gemisch geführt, wobei eine Trennwand 13 eine Vermischung der beiden Ströme vor der Mündung verhindert. Dadurch wird der nicht laminar, sondern drehend in den Feuerungsraum eintretende Verbrennungsluftstrom zum Teil so umgelenkt, daß er in gleicher Richtung wie das aus der Düsenmündung 7 austretende Staub-Luft-Gemisch, also parallel zur und durch die Einblasedüse strömt. Durch die Einziehung, also Querschnittsverengung erhält das Staub-Luft-Gemisch weiterhin eine höhere Geschwindigkeit, wodurch eine saugende Wirkung auf die durch den Bügel strömende Verbrennungsluft ausgeübt und so der parallel geführte Luftstrom verstärkt wird. Infolge der damit erreichten Parallelführung eines Teilstromes der Verbrennungsluft wird die Wirbelbildung um den Düsenmund und in dessen Innern verhindert und damit eine erodierende Wirkung der Feststoffteilchen auf die Düsenmündung vermieden, zum mindesten stark vermindert. Eine weitere wichtige Wirkung des Bügels 11 beruht darin, daß die sonst als Folge der Verwirbelung beobachteten Druckschwankungen in der Förderleitung 6 vermieden werden, die eine gleichmäßige Zumessung des Dolomitstaubes erheblich stören und zu Ablagerungen in der Förderleitung führen.The mixing device is connected to the injection nozzle 7 by a delivery line 6. It consists of a rubber or plastic hose, which avoids the risk of erosion and reduces wear, which would disturb the continuity and uniformity of the feed. The injection nozzle 7 is inserted through the burner cabinet 8 into the combustion chamber 9 so that it protrudes into the combustion air flow emerging from the burner and around the combustion nozzle 10 and the nozzle mouth is approximately in the same plane as the combustion nozzle 10. The rotating combustion air entering the combustion chamber causes the dust-air mixture to be swirled at the end of the injection nozzle 7, which leads to erosion on the side facing away from the flow and in the mouth area of the nozzle. To avoid erosion, according to the invention, a bracket 11 (see FIGS. 2 and 3) is attached to the outer side of the injection nozzle 7 facing the flow. It is provided with a retracted tongue-shaped opening 12 through which part of the combustion air that occurs flows into the nozzle. The air is guided through the nozzle up to its mouth parallel to the dust-air mixture, a partition 13 preventing the two streams from mixing in front of the mouth. As a result, the combustion air flow entering the combustion chamber, not laminar, but rotating, is partly deflected so that it flows in the same direction as the dust-air mixture emerging from the nozzle orifice 7, i.e. parallel to and through the injection nozzle. Due to the retraction, i.e. narrowing of the cross-section, the dust-air mixture continues to receive a higher speed, which has a suction effect on the combustion air flowing through the bracket and thus intensifies the parallel air flow. As a result of the parallel flow of a partial flow of the combustion air achieved in this way, the formation of eddies around the nozzle mouth and inside it is prevented and an erosive effect of the solid particles on the nozzle mouth is avoided, or at least greatly reduced. Another important effect of the bracket 11 is that the pressure fluctuations in the delivery line 6 otherwise observed as a result of the turbulence are avoided, which considerably disturb the uniform metering of the dolomite dust and lead to deposits in the delivery line.

Trotz der räumlichen Trennung der Zumeßvorrichtung vori der Einblasevorrichtung bilden diese doch ein einheitliches zusammenwirkendes Ganzes, da erst die Kombination beider Teile mit ihren besonderen Merkmalen das Zumessen und Einbringen staubförmiger Stoffe mittels eines Luftstromes in Feuerungsanlagen in kleinen Mengen sehr gleichmäßig, stetig und ohne Erosionsgefahr ermöglicht.Despite the spatial separation of the metering device in front of the injection device these form a unified, cooperating whole, since only the combination of both parts with their special features, the metering and introduction of dusty Substances very evenly in small quantities by means of an air stream in combustion systems, steadily and without the risk of erosion.

Claims

PATENT CLAIM: Device for metering and introducing dust-like, corrosion-inhibiting additives by means of an air stream into the combustion chamber of oil firing systems, which are heated with vanadium and sulfur-containing heating oils, consisting of a propulsion nozzle that can be adjusted in the direction of the longitudinal axis, a collector nozzle arranged on the same axis and the propulsion nozzle the side facing it is designed with sharp edges, and a mixing chamber arranged between these, to which the additives are fed, and also a wear-resistant rubber or plastic delivery line adjoining the collecting nozzle with an injection nozzle, characterized in that the opening of the collecting nozzle (4) is smaller than that of the driving nozzle (3) and its edge angle is little more than 90 ° and a bracket (11) is placed on the injection nozzle (7), which forms an opening (12) through which the combustion air flowing into the nozzle is parallel to the dust-air mixture, and the The partition (13) between the injection nozzle (7) and bracket (11) is designed in such a way that it prevents the two streams from mixing in front of the mouth of the injection nozzle. Documents considered: Austrian Patent No. 94285; British Patent No. 350 687.