DE1551643A1

DE1551643A1 - Brenner fuer fluessige Brennstoffe

Info

Publication number: DE1551643A1
Application number: DE19671551643
Authority: DE
Inventors: Campbell Iain Brown
Original assignee: Babcock and Wilcox Ltd
Current assignee: Babcock International Ltd
Priority date: 1966-02-22
Filing date: 1967-02-21
Publication date: 1970-03-19
Also published as: FR1512661A; SE346154B; NL6702531A; BE694462A; US3446439A

Description

PAfEMTAHVMUE

DIPL-ING. £RICH KÜHNEMANN

DIPL-ING. KLAUS Ku H M EMAN N Düsseldorf, den 2 0. FEB 1967

DÜSSELDORF MORD, FreiLigraihstr. B ICK/B 5

Tel. 482656 Postschedckto., Köln 79414

BABGOÖK & WIIGOX HMI-TBB
London, IT, W, 1, Babcock House, 209 Buston Road

Brenner für flüssige Brennstoffe

Die Erfindung betrifft einen Brenner für flüssige Brennstoffe, insbesondere einen solchen Brenner, der aur Anordnung in einem Luftregister vorgesehen ist,-.welches die Luft in einem im wesentlichen parallel zur Brennerachse verlaufenden Strom zuführt, wobei eine Impeilerplatte nahe dem Brennerkopf angeordnet lot, welche in Umfangsrichtung mit im Abstand voneinander angeordneten Öffnungen versehen ist, die der Verbrennungsluft ein bestimmtes Maß" von'Verwirbelung mitteilen, woraufhin die 'Verbrennungsluft einem '.Sprühbereich von flüssigem Brennstoff, der am Brennerkopf ausgestoßen worden ist, augeführt wird,

In der britischen Patentschrift 579 391 Lat ©ine "SprünvorrLohtung mit einem Rohr offenbart, an dsasyn Ende eine Sprühplatte vorgesehen ist, die einen geochlossoneti mittleren Bereich auf-

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weist und mit Durchlässen von kreisförmigem Querschnitt versehen ist ι welche von einem Innenraum ausgehen, der dazu geeignet ist, mit elastischem Flud versorgt zu werden. Die Längsachsen der Durchgänge verlaufen mit Abstand rund um einen Kegelstumpf, und andere Durchgänge, ebenfalls von kreisförmigem Querschnitt, stehen mit den ersten Durchgängen an Stellen in Verbindung, die von ihren Auslässen entfernt sind und von einem Außenraum ausgehen, der zur Beaufschlagung mit flüssigem Brennstoff geeignet ist.

Bö 1st festgestellt worden," daß zumindest in aolchen Fällen, in denen die Luft mit hoher Geschwindigkeit vom Register ohne einen besonderen Verwirbelungagrad zugeführt wird, im Anschluß an die Zündung des versprühten Brennstoffs von einein benachbarten Brenner sich die entstandene B¹Iamme in einem ziemlichen Abstand vom Brennerkopf zu entwickeln strebt, was"unter bestimmten Umständen zu Nachteilen führen kann,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachbelle auszuräumen, und die Lösung geschieht nach der Erfindung durch einen Sprühkopf für Flüssigbrennstoffbrenner mit Msehkammern, die rund um die Längsachse des Kopfes verteilt angeordnet Bind, wobei sich ihre Längsachsen in der allgemeinen Ausstoßrichtung auseinanderbewegen und wobei jsde Kammer mit einer Einlaßleitimg für flüasigen BramitJtoff und mit üiriar KlnlaüleLtum; für elan ti.-iohea Sprühflud verijehon Ist, dis mit Räumaη in Verbindung stehen, welche durch koaxial angeordnet;) Röhr en in einem Brsnnerrohr gebildet werden, Diui besonders Kennaeichen diüsea Sprühkopföü besteht darin, daß er mit einem zentralen Durchgang von kreisförmigem Querschnitt für den

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Ausstoß des elastischen Sprühfludes längs der Längsmittelachse des Sprühkopfes versehen ist.

Die Ausbildung eines.Durchlasses längs der zentralen Sprühkopfachse in der Mitte des Sprühkegels von versprühtem Flüssigbrennstoff unterstützt die Herausbildung einer beständigen Flamme am Brenner nach der Zündung des versprühten Brennstoffs von einem benachbarten Brenner her und verhindert außerdem das Ansetzen ton Kohlenstoff während des Betriebes am Sprühkopf.

in der Zeichnung ist ein teilweise schematisch wiedergegebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, welches nachstehend im einzelnen erläutert wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt veranschaulichte Seitenan-

Impeller

sieht eines ölbrenners mit zugeordnetem Ästac&eJte und Luftregister, angeordnet an der Wandung einer nur teilweise flargestellten Verbrennungskammer,

Fig. 2 einen axialen Längsschnitt eines Teils eines Sprühkopfes mit Zuführungsrohr an der Vorderseite des ölbrenners,

Fig. 3 eine Stirnansicht des in Fig. 2 dargestellten Teils.

In Fig. 1 ist ein ölbrenner 2 dargestellt, der axial in einer Brenneröffnung 4 einer Feuerungswandung 6 angeordnet ist, wo-

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bei das Außenende der Brenneröffnung mit einem luftregister 8 in Verbindung steht, welches in einem an der Wandung der Verbrennungskammer angebrachten Luftkasten 10 vorgesehen ist. Ein Impeller 12 ist nahe dem vorderen Ende des Ölbrenners an einem Abstandsrohr 14- befestigt und mit in Umfangsrichtung mit Abstand voneinander angebrachten Öffnungen versehen, durch die ein mittlerer Bereich der Verbrennungsluft zur Sprühzone des versprühten Öls zugeführt wird, nachdem dieses das Vorderende des öl-brenners passiert hat, wobei die den Impeller 12 durchstreichende luft in Umfangsrichtung von den Blättern des Impellers abgelenkt wird. Das Abstandsrohr 14 ist an einer Fassung 16 befestigt, die mittels einer Klammer 18 an den rückwärtigen Teil 20 des ölbrenners angekuppelt ist. Me Fassung 16 bzw. das Schlußstück des Abstandsrohres 14 ist mit nicht dargestellten Einlaßverbindungen versehen, die an einen entsprechenden Dampfdurchlaß 22 und öldurchlaß 24 im Abschnitt 20 anschließen. Ein Brennerrohr mit koaxial angeordneten inneren und äußeren Röhren 26 und 28 ist derart ausgebildet, daß das Innenrohr 26 in den rückwärtigen Abschnitt 20 eingeschraubt und mit dem Dampfdurchlaß 22 in Verbindung gebracht ist, während das Außenrohr 28 gegenüber dem Emdabschnitt 20 beweglich abgedichtet ist, z. B. in einer Art und Weise, die ähnlich der in der britischen Patentanmeldung 891 195 beschriebenen ist. Der Baum zwischen dem Innen- und Außenrohr steht mit einem ölzuführungsdurchgang 24 in Verbindung. .

In Fig. 2 und 3 ist ein Sprühkopf 30 von zylindrischer Gestalt mit einem mit Innengewinde versehenen, zentralen, vertieften Ab-

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schnitt 32 dargestellt, der mit einer ringförmigen Sitzfläche 54 an seinem rückwärtigen Ende ausgestattet und auf das Vorderende des Innenrohres 26 aufgeschraubt ist, wobei eine Dichtung 36 zwischen der Sitzfläche 34 und einer entsprechenden Sitzfläche 38 an einer Erweiterung 40 zwecks Bildung einer lecksicheren Verbindung eingepreßt wird * Ein äußerer Umfangsflansch '42 am Sprühkopf ist seinerseits mit-einem ringförmigen Sitz 44 versehen, der sich an der Rückseite des Kopfes befindet und eine Dichtung 46 gegen einen entsprechenden Sitz 48 drückt, der am Vorderende des Außenrohres 28 ausgebildet ist· Die Verbindung der Teile geschieht durch die Wirkung einer Überwurfmutter 50, die auf ein Außengewinde am Vorderende des Rohres 28 aufgeschraubt ist und gegen eine Schulter 52 am Sprühkopf drückt, um eine leckdichte Verbindung zwischen Sprühkopf und Außenrohr 28 zu gewährleisten. Eine kegelstumpfförmige Fläche 54» die als Abschrägung am Vorderende des Sprühkopfes ausgebildet ist, wird im rechten Winkel von sieben im gleichen Abstand voneinander angeordneten und abgestuften Bohrungen 56 durchdrungen, die mit einem konischen Vorderende 58 des vertieften Teils 32 in Verbindung stehen. Eine zweite kegeTstumpfförmige Oberfläche 60 ist am rückwärtigen Ende des Sprühkopfes vorgesehen und wird im rechten Winkel von Bohrungen 62 durchdrungen, die mit den entsprechenden gestufben Bohrungen 56 verbunden sind, und zwar mit denjenigen Teilen dieser Bohrungen, die den größeren Durehmesser aufweisen. Auf diese Weise stehen die Bohrungen 56 mit dem Raum zwischen dem inneren und äußeren Rohr 26 bzw. 28 in Verbindung. Das Vor-

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derende des Sprühkopfes wird durch eine einzelne Zentralbohrung 64 durchsetzt, die ebenfalls abgestuft ausgebildet ist und mit dem konischen Vorderende 58 des vertieften Teile an dessen Spitze verbunden ist. Eine dritte Oberfläche 66 in Gestalt eines kurzen Kegelstumpfes ist an der Rückseite des Sprühkopfes angearbeitet und rechtwinklig von einer Bohrung 68 durchsetzt, welche die Zentralbohrung 64, und zwar deren weiteren Teil, mit dem Raum zwischen dem Innenrohr 26 und dem Außenrohr 28 verbindet. Der Durchmesser der Bohrung 68 ist ein wenig größer als der Durchmesser des engeren Teils der Zentraiybohrung 64» und der Durchmesser des weiteren Teils der Zentralbohrung ist derart gewählt, daß die Querschnittsfläche des weiteren Teils der Bohrung gleich oder ein wenig geringer als die Summe der Querschnittsfläche der Bohrung 68 und der Querschnittsfläohe des engeren Teils der Zentralbohrung ist. Auf diese Weise wird die Mischung von den Öl- und Dampfströmen im weiteren Teil der Zentralbohrung und die Versprühung des Öls unterstützt. Die Zuführung des Öls erfolgt durch die Bohrung 68, und das Öl durchschneidet die Achse der Zentral "bohrung 64 in einem spitzen Winkel, wodurch eine weitere Unterstützung des Misch- und Sprühprozesses erfolgt.

Im Betrieb wird Dampf zum Inneren des Innenrohres 26 zugeführt und öl zu dem Raum zwischen dem Innenrohr 26 und dem Außenrohr 28. Beide Medien strömen durch die entsprechenden Bohrungen zu den umfangsmäßig angeordneten abgestuften Bohrungen 56 bzw„ zur Zentralbohrung 64. Die Teile der verschiedenen abgestuften

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Bohrungen mit weiterem Durchmesser dienen als Mischkammern, in denen Dampf und öl innig miteinander gemischt werden, und ' aus denen die Dampf-Öl-Mischung als feines Gesprüh ausgestoßen wird. Die Sprühstrahle.n der umfangsmäßig angeordneten Bohrungen 56 kombinieren sich dabei zu einer Sprühzone von im wesentlichen kegelstumpfförmiger Gestalt, und die Zentralbohrung stößt einen Strom von zersprtihtem Dampf-öl-Gemisch in axialer Richtung des Brennerrohres aus. Der Strom, der von der Zentralbohrung 64 ausgeht, strebt danach, die kombinierte Flamme nahe dem Brenner zu stabilisieren, nachdem die Zündung des Gemisches von einem benachbarten Brenner geschehen ist, wenn die Verbrennungsluft sit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit vom Luftregister 8 ohne oder nur mit geringem Wirbel zugeführt wird. Darüber hinaus verringert der durch die Zentralbohrung 64 ausgestoßene Gemischstrom wesentlich jedes Bestreben zur Bildung von Kohlen-' Stoffansätzen am Vorderende des Sprühkopfes während des Brennerbetriebs .

Bei einem nicht dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die die Zentralbohrung 64 mit dem Raum zwischen den Rohren 26 und 28 verbindende Bohrung 68 weggelassen, und der Dampf 'wird allein zur Zentralbohrung zugeführt, die über ihre ganze Länge einen festen Durchmesser aufweist. Auch eine solche Anordnungsweise verhindert im wesentlichen jedes Bestreben zur Bildung von Kohlenstoffansätzen während des Brennerbetriebs und ruft auch eine Stabiliserung der Flamme im Anschluß an die Zündung von einem benachbarten Brenner hervor.

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— σ —

Anstelle von Öl können auch andere flüssige Brennstoffe verwendet werden, beispielsweise Naphta, und anstelle von Dampf können auch andere elastische Sprühflude, z. B. Luft, zum Einsatz gebracht werden. Pernerhin kann der flüssige Brennstoff zum Inneren des Innenrohres 26 zugeführt werden, und die Sprühflude können dem Raum zwischen dem Innenrohr 26 und dem Außenrohr 28 aufgegeben werden. In diesem Falle wird der Durchgang 64, wenn es s;Lch darum handelt, das elastische Flud nur zur Zentralbohrung 64 zuzuführen, auf ein kurzes Durchdringen des Sprühkopfes begrenzt und lediglich mit dem Raum zwischen dem Innen- und Außenrohr über die Bohrung 68 verbunden. Eine durchgehende Verbindung zwischen dem konischen Raum 58 und der Mündung der Bohrung 64 entfällt hier also.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung und in den nachfolgenden Patentansprüchen offenbarten Merkmale des Anmeldungsgegenstandes können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Patentansprüche 00 98 12/05 5 5

Claims

P at en ta η s ρ r ü c h e :

Sprühkopf für mit flüssigem. Brennstoff beaufschlagte Brenner, mit Mischkammern, die rund um die Längsachse des Sprühkopfes verteilt angeordnet sind und mit ihren Längsachsen in der allgemeinen Ausstoßrichtung auseinanderstreben, wobei jede Kammer mit einer Einlaßleitung für flüssigen Brennstoff und einer Einlaßlextung für elastisches Sprühflud versehen ISt₁ die mit Räumen in Verbindung stehen, welche durch koaxiale Rohre in einem rohrförmigen Teil des Brenners gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühkopf mit einer zentralen

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Durchleitung von kreisförmigem Querschnitt «■«■ de» Ausstoß von elastischem Sprühflud längs der längsmitbelachse des Sprühkopfes versehen ist. .."■■■-
2. Sprühkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einlaßleitung für flüssigen Brennstoff in einen Te.il der zentralen Durchleitung, der als zentrale Mischkammer ausgebildet ist, einspeist.
3. Sprühkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnety daß die Querschnittsfläche der zentralen Mischkammer gleich oder nur wenig geringer als die Summe der Querschnittsflächen der Leitung für das elastische Sprühflud und der Einlaßleitung für den Brennstoff ist.
4. Sprühkopf nach Anspruch 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet,

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daß die Leitung für das elastische Sprühflud und die Einlaßleitung für den Brennstoff, die in die zentrale leitung einspeist, in einem spitzen Winkel zueinander angeordnet sind.
5. Sprühkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Durchlaß den Sprühkopf durchdringt und mit dem Raum in Verbindung steht, der durch das koaxiale innere Rohr im rohrförmigen Teil des Brenners gebildet wird.
6. Sprühkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er einen zylindrischen Körper mit einem zentralen und mit Innengev/inde versehenen vertieften Teil aufweist, der mit einem ringförmigen Sitz an seinem rückwärtigen Ende versehen ist, um mit einem entsprechenden Sitz zusammenzuwirken, der an einer Verdickung der inneren koaxialen Röhre des Brennerrohres angeordnet ist, ferner mit einem äußeren umfangsmäßigen Flansch, der an seinem rückwärtigen Ende mit einem ringförmigen Sitz versehen ist, um mit -eine» einem entsprechenden Sitz zusammenzuwirken, der am Vorderende des Außenrohres des Brennerrohres ausgebildet ist, und zwar durch die Wirkung einer zugeordneten Überwurfmutter, die auf ein Außengewinde am Vorderende des Außenrohres aufschraubbar ist, ferner mit einer ersten kegelstumpfförmigen fläche, die als Abschrägung am Vorderende des zylindrischen

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Körpers angebracht und von rechtwinklig dazu verlaufenden abgestuften Bohrungen durchdrungen ist, die mit einem konischen Vorderende*des vertieften Teils in Verbindung stehen, weiterhin mit einem zweiten kegelstumpfförmigen Oberfläohenteil an der Rückseite des zylindrischen Körpers, der in Übereinstimmung mit dem Raum zwischen innerem und äußerem Rohr des Brennerrohres liegt und e» rechtwinklig angeordneten Bohrungen durchdrungen ist, die mit den abgestuften Bohrungen dort in Verbindung stehen, wo diese ihren weiteren Burohmesser haben, und schließlich mit einer zentralen Bohrung, die sieh vonti» konischen Vorderende des vertieften Teils zur Vorderfläohe des zylindrischen Körpers erstreckt. .
7. Sprühkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Oberfläche in Form eines Teils eines Kegelstumpfes am rückwärtigen Ende des zylindrischen Körpers in Übereinstim-, ajung mit dem Raum zwischen dem inneren und äußeren Rohr des Brennerrohres vorgesehen ist und im rechten Winkel dazu von einer Bohrung durchzogen wird, die mit einem erweiterten ♦ Vorderende der Zentralbohrung in Verbindung steht.

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