DE1960131B2

DE1960131B2 - CONTROL DEVICE FOR AT LEAST TWO WHIRLLES MUFFLE BURNER

Info

Publication number: DE1960131B2
Application number: DE19691960131
Authority: DE
Inventors: Harendra Nath Dr Ing Seuzach Sharan (Schweiz)
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1969-11-17
Filing date: 1969-11-29
Publication date: 1972-01-27
Also published as: SE355658B; US3649155A; GB1333092A; CA922619A; DE1960131A1; NL147530B; FR2069575A5; CH516772A; ES385599A1; BE759001A; NL6918695A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für mindestens zwei an eine gemeinsame, ein Gebläse aufweisende Verbrermungsluftzuführleitung angeschlossene Wirbel-Muffelbrenner, wobei die Verbrennungsluftzuführung zu jedem Brenner in mindestens zwei koaxiale Kanäle unterteilt ist und wobei jeder Kanal mit einer der durchströmenden Luft eine Drallbewegung erteilenden Vorrichtung versehen ist.The invention relates to a control device for at least two to a common one, a fan having combustion air supply line connected Vortex muffle burner, with the combustion air supply is divided into at least two coaxial channels for each burner and wherein each channel is provided with a device that gives the air flowing through it a twisting motion.

Aus der deutschen Auslcgcschrift 1037 639 ist eine Regelvorrichtung für eine Feuerungsanlage mit mehreren Brcnnstellen bekannt, von denen jede einen Oasbrenner und einen ölbrenner aufweist. Zu jeder Brennstelle fuhrt eine von einer ölverteilleitung abzweigende (^zuführleitung, eine von einer Gasverteilleitung abzweigende Gaszufiihrleitung und eine von einer Luftverteilleitung abzweigende Lufzuführleitung, wobei jede Zuführleitung mit einem Ventil versehen ist. Die drei jeweils einer Brennstelle zugeordneten Ventile sind miteinander so gekuppelt, daß bei geschlossenem ölztiführventil das zugehörige OaszufUhrventil und das Ltiftzuführventil offen sind, und daß bei geschlossenem Gaszufuhrventil das zugehörige ölzuführventil und das Luftzufuhrventil fl sind. Außerdem ist fUr die gesamte Feuerungsanlage ein Regler fur die Verbrennungsluft vorgesehen, dem ein lastabhängiger Sollwert zugeführt wird und der die Druckdifferenz so regelt, daß sie im wesentlichen quadratisch zur Last ist, so daß jeder in Betrieb befindlichen Brennstelle eine lastproportionale Luftmenge zugeführt wird. Mit der bekannten Einrichtung wird das Problem gelöst, jeder Brennstelle je nach der verfeuerten Brennstoffart die entsprechende Luftmenge zuzuführen, wobei jeweils nur so viel Brennstellea in Betrieb sind, daß die betreffenden Brenner möglichst bei ihrem besten Wirkungsgrad arbeiten.From the German Auslcgcschrift 1037 639 a control device for a furnace with several burners is known, each of which has an oil burner and an oil burner. A supply line branching off from an oil distribution line, a gas supply line branching off from a gas distribution line and an air supply line branching off from an air distribution line lead to each combustion point, each supply line being provided with a valve. The three valves assigned to each combustion point are coupled to one another so that at When the oil feed valve is closed, the associated oil feed valve and the lift feed valve are open, and that when the gas feed valve is closed, the associated oil feed valve and the air feed valve are fl . In addition, a regulator for the combustion air is provided for the entire furnace, to which a load-dependent setpoint is fed and which controls the pressure difference regulates that it is essentially the square of the load, so that an amount of air proportional to the load is fed to each burning point in operation fuel type to supply the appropriate amount of air, with only so many Brennstellea are in operation that the burner in question work at their best possible efficiency.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung für die eingangs genannte Anordnung von Wirbel-Muffelbrennern zu schaffen, die mit geringem Aufwand sowohl die für die Verbrennung notwendige Luft trotz unterschiedlichen Widerstand aufweisender Zuleitungen gleichmäßig auf alle Brenner verteilt als auch über die Last eine annähernd konstante Luftaustrittsgeschwindigkeit aus dem inneren Kanal jedes Brenners sicherstellt. In contrast, the invention is based on the object of providing a control device for the aforementioned Arrangement of vortex muffle burners to create, with little effort, both for the air required for combustion evenly despite the supply lines exhibiting different resistance an almost constant air outlet speed distributed over all burners as well as over the load from the inner channel of each burner.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedem einzelnen Brenner ein Regler zugeordnet ist, dem ein lastabhangiger Sollwert sowie der Meßwert der dem zugehörigen Brenner zuströmenden Luftmenge zugeführt wird und der auf eine die Luftzufuhr zu dem äußeren Kanal des zugehörigen Brenners beeinflussendes Stellorgan wirkt, und daß ein weiterer, für alle Brenner gemeinsamer Regler vorgesehen ist, der die Druckdifferenz zwischen einer eisten Stelle, die sich zwischen der drallerteilenden Vorrichtung des inneren Kanals eines der Brenner und dem Gebläse befindet, und einer zweiten Stelle, die sich stromunterhalb der dralleitdlenden Vorrichtung befindet, durch Beeinflussen der vom Gebläse gelieferten Luftmenge derart regelt, daß die Luftaustrittsgeschwindigkeit aus dem jeweils inneren Kanal der Brenner bei allen Lasten im wesentlichen konstant ist.The object is achieved according to the invention in that a controller is assigned to each individual burner is to which a load-dependent setpoint value and the measured value of the incoming burner to the associated burner Amount of air is supplied and which is associated with the air supply to the outer duct of the Burner influencing actuator acts, and that another controller common to all burners it is provided that the pressure difference between an eisten point, which is between the swirling Device of the inner duct is located one of the burners and the fan, and a second location, the one located downstream of the twisting device is located, by influencing the amount of air supplied by the fan regulates in such a way that the air outlet speed from the respective inner channel of the burner is essentially constant at all loads.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung besteht darin, daß auf einfache Weise bei jeder Last eine gleichmäßige Luftverteilung auf alle Brenner bei gleichbleibender Luftaustrittsgeschwindigkeit aus dem jeweils inneren Kanal der Brenner erreicht wird, wobei unterschiedliche Widerstände in den Luftzuführzweigleitungen, v/ie sie sich durch die räumliche Anordnung der Brenner ergeben können, sich nur auf die Verteilung der Luft zwischen innerem und äußerem Ringkanal, nicht aber auf die einen Brenner durchströmende Luftmenge auswirken. Damit ergibt sich stets eine praktisch verlustlose Verbrennung, so daß der Verbrennungswirkungsgrad über der Last optimal ist.The advantage of the control device according to the invention is that in a simple manner with each Load an even distribution of air to all burners with a constant air outlet speed the burner is reached from the respective inner channel, with different resistances in the Air supply branch lines, which can result from the spatial arrangement of the burners, only on the distribution of the air between the inner and outer ring channel, but not on the affect the amount of air flowing through a burner. This always results in a practically lossless one Combustion so that the combustion efficiency over the load is optimal.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung erläutert, die schematisch eine Regeleinrichtung fUr zwei Wirbel-Muffelbrenner zeigt, von denen der eine im Teilschnitt dargestellt ist. An embodiment of the invention is explained in the following description with reference to the drawing, which schematically shows a control device for two vortex muffle burners, one of which is shown in partial section.

Gemäß der Zeichnung sind zwei Wirbel-Muffelbrenner 2 und 3 in nicht näher dargestellter Weise an einer Wand 1 angebracht, die beispielsweise den Rauchgaszug eines Dampferzeugers begrenzt. Die Brenner 2 und 3 weisen je eine keramisch ausgekleidete Muffel 4 auf, deren Austrittsöffnun|5 in der Zeichnung rechts ohne Einschnürung in den von der Wand 1 begrenzten Rauchgaszug mündet. Am linken Ende jeder Muffel 4 ist eine konzentrisch zur Muffel-According to the drawing, two vortex muffle burners 2 and 3 are in a manner not shown attached to a wall 1 which, for example, limits the flue gas flow of a steam generator. the Burners 2 and 3 each have a ceramic-lined muffle 4, the outlet opening of which is in the Drawing on the right opens into the flue gas flue bounded by wall 1 without constriction. On the left At the end of each muffle 4 is a concentric to the muffle

achse angeordnete Brennerlanze 11 vorgesehen, die von zwei koaxialen Ringkanälen 6 und 7 umgeben ist. In jedem Ringkanal 6 und 7 ist nahe seinem Austritt eine der durchströmenden Luft eine Drallbewegung erteilende Vorrichtung 8 bzw. 9 vorgesehen. Die die beiden Ringkanüle begrenzenden Wände erweitern sich an ihrem Eintrittsende trompetenartig. Am Eintrittsende des äußeren Ringkanals 6 ist eine Schiebehiilse 12 vorgesehen, mittels der der Eintrittsquei schnitt des äußeren Ringkanals 6 verändert werden kann. Die Brennerlanze 11 und die Ringkanäle 6 und 7 jedes Brenners sind von einem Luftkasten S umgeben. An jedem Luftkasten 5 ist eine Luftzuführ-7\veigleitung 20 angeschlossen, die von einer gemeinsamen Verteilleitung 21 ausgehen, die mit einem Luftgebläse 22 versehen ist.axis arranged burner lance 11 is provided, the is surrounded by two coaxial ring channels 6 and 7. In each ring channel 6 and 7 is near its exit a device 8 or 9 imparting a twisting motion to the air flowing through is provided. The walls delimiting the two ring cannula widen like a trumpet at their entry end. At the inlet end of the outer ring channel 6, a sliding sleeve 12 is provided, by means of which the inlet quei section of the outer ring channel 6 can be changed. The burner lance 11 and the ring channels 6 and 7 of each burner are surrounded by an air box S. There is an air supply duct on each air box 5 20 connected, which emanate from a common distribution line 21, which with a Air blower 22 is provided.

In jeder Verteilleitung 20 ist eine Drosselstelle 25 vorgesehen, an die je ein . f p-Meßglied 26 angeschlossen ist, um die jedem Brenner zuströmende Luftnienge ermitteln zu können. Für jeden Brenner ist ein Regler 27 vorgesehen, der mit dem Meßglied 26 de> zugehörigen Brenners über eine Signalleitung 39 verbunden ist. Außer dem Meßwert der die zugehörige Leitung 20 durchströmenden Luftmenge erhält jeder Regler 27 einen Sollwert, der über eine Signalleitung 40 von einem Lastgeber 30 aus zugeführt wird. Das Ausgangssignal jedes Reglers 27 beeinflußt die den äußeren Ringkanal 6 des zugehörigen Brenners durchströmende Luftmenge durch Verändern der Stellung der als Stellorgan wirkenden Schiebehülse 12. Zu diesem Zweck ist die Schiebehülse 12 über eine doppelte Parallelogrammführung im Lurtkastcn 5 gelagert; von der Parallelogrammführung ist in der Zeichnung nur die hinter der Schnittebene liegende Hälfte angedeutet. Diese hintere Hälfte ist mit der vorderen Hälfte über zwei Achsen 15 und 16 verbunden. Die Achse 16 durchdringt den Luftkasten 11 und ist an ihrem vorderen Ende mit einem Schneckenrad 117 versehen, das mit einer Schnecke 19 zusammenwirkt, die auf der Welle eines Elektromotors 18 angebracht ist. Die Schnecke 19 wird vom Elektromotor 18 in Abhängigkeit des aus dem Regler 27 austretenden und über die Leitung 41 zugeführten Signals angetrieben.In each distribution line 20 a throttle point 25 is provided to each of which. f p-measuring element 26 connected in order to be able to determine the air volume flowing towards each burner. For every burner is a controller 27 is provided which communicates with the measuring element 26 of the associated burner via a signal line 39 connected is. Besides the measured value of the associated Line 20 flowing through the air volume, each controller 27 receives a setpoint value, which is transmitted via a signal line 40 is fed from a load transducer 30. The output signal of each controller 27 influences the amount of air flowing through the outer ring channel 6 of the associated burner by changing the position of the sliding sleeve 12 acting as an actuator. For this purpose, the sliding sleeve 12 via a double parallelogram guide in the Lurtkastcn 5 stored; of the parallelogram, only the one behind the cutting plane is shown in the drawing lying half indicated. This rear half is connected to the front half via two axles 15 and 16 tied together. The axis 16 penetrates the air box 11 and is at its front end with a Worm gear 117 is provided which cooperates with a worm 19 on the shaft of an electric motor 18 is attached. The worm 19 is driven by the electric motor 18 as a function of the controller 27 exiting and via the line 41 is driven signal supplied.

Außer den beiden Reglern 27 ist ein für alle Brenner gemeinsamer Regler 31 vorgesehen, der die Druckdifferenz zwischen einer ersten Stelle, die sich zwischen der drallerteilendcn Vorrichtung 9 des inneren Ringkan&ls 7 und dem Gebläse 22 befindet, und einer zweiten Stelle, die sich zwischen der drallcrteilcnden Verrichtung 9 des inneren Ringkanals 7 und dem Rauchgaskanal befindet, regelt. Zu diesem Zweck ist ein weiteres l/>-Mcßglied 32 vorgesehen, das einerseits an dem Luftkasten 5 des Brenners 3 und andererseits an den von der Wand 1 begrenzten Rauchgaszug angeschlossen ist. Der Meßwert des Meßgliedes 32 wird dem Regler 31 zugeführt, der außerdem vom Lastgeber 30 über die Signalleitung 43 einen Sollwert für die Druckdifferenz erhält. Der Ausgang des Reglers 31 ist über eine Signalleitung 42 mit dem Gebläse 22 verbunden, so daß die erwähnte Druckdifferenz durch Verändern der Fördermenge des Gebläses 22 geregelt wird.Except for the two controllers 27, there is one for all burners Common regulator 31 is provided, which controls the pressure difference between a first point that is between the twisting device 9 of the inner Ringkan & ls 7 and the fan 22 is located, and a second point, which is between the swirling part Device 9 of the inner ring channel 7 and the flue gas channel is located, regulates. To this Another purpose is to provide a further link 32, on the one hand at the air box 5 of the burner 3 and on the other hand at the bordered by the wall 1 Flue gas duct is connected. The measured value of the measuring element 32 is fed to the controller 31, the also receives a setpoint value for the pressure difference from load transmitter 30 via signal line 43. Of the The output of the controller 31 is connected to the fan 22 via a signal line 42, so that the aforementioned Pressure difference is regulated by changing the flow rate of the fan 22.

Die Brennerlanzen 11 sind an eine gemeinsame Brennstoffzufuhrleitung 10 angeschlossen, in der ein Ventil 37 vorgesehen ist, das von einem Regler 35 verstellt wird. Der Regler 35 erhält über einen Brennstoffmengenmesaer 36 einen Istwert und vom Lastgeber 30 aus über die Signalleitung 45 einen Sollwert.The burner lances 11 are connected to a common fuel supply line 10, in which a Valve 37 is provided, which is adjusted by a controller 35. The controller 35 receives a Fuel quantity meter 36 an actual value and from Load transmitter 30 from a setpoint value via signal line 45.

Im Betrieb der Brenner 2 und 3 wird den Brennerlanzen 11 im wesentlichen eine gleich große Brennstoffmenge, Öl und. oder Gas, zugeführt. Die zur Verbrennung erforderliche Luft strömt über die Zweigleitungen 20 dem Luftkasten 5 jedes Brenners zu und verteilt sich in dem Kasten auf die Ringkanäle 6 und 7. In den drallerteilenden Vorrichtungen 8 und 9When the burners 2 and 3 are in operation, the burner lances 11 are given essentially the same amount of fuel, Oil and. or gas. The air required for combustion flows through the branch lines 20 to the air box 5 of each burner and is distributed in the box to the ring channels 6 and 7. In swirl-splitting devices 8 and 9

ία erhalten die in die beiden Ringkanäle eintretenden Luftströme eine schraubenlinienartige Bewegung, durch die in der Muffel eine intensive Verbrennung des Brennstoffs stattfindet. Die Verbrennung, die mit geringem Luftüberschuß von etwa 1,02 stattfindet, ist nahezu adiabatisch, da praktisch keine Wärmeabfuhr nach außen auftritt. Die Verbrennung wird in der Muffel jedes Brenners beendet. Je nach der Stellung der Schiebehülse 12 ven^lt sich die dem Luftkasten 5 zuströmende Luftmenge auf die beiden Ringkanäle 6 und 7. Dabei ist die Austrittsgeschwindigkeit der den inneren Ringkanal 7 durchströmenden Luft über den ganzen Lastbereich annähernd konstant, während die Austrittsgeschwindigkeit der den äußeren Ringkanal 6 durchströmenden Luft mit größer werdender Last ungefähr linear zunimmt. Wird das Handrad des Lasigebers 30 auf höhere Last eingestellt, so wird den Reglern 27 ein giößerer Sollwert zugeführt, was eine Bewegung der Schiebehülse 12 in öffnendem Sinne zur Folge hat. Während dieser Bewegung sinkt der Druck im Luftkasten 5, was bewirkt, daß das Druckdifferenzmeßorgan 32 eine kleinere Druckdifferenz feststellt, woraufhin der Regler 31 über die Signalleitung 42 die Fördermenge des Gebläses 22 auf einem der neuen Last entsprechenden Wert erhöht. Parallel mit der Ei'iöhung des Sollwertes für die Regler 27 wird auch der Sollwert des Brennstoffreglers 35 erhöht, so daß die Brennstoffmenge im gleichen Sinne w'c die Luftmenge vergrößert wird. Auf diese Weise wird es möglich, die Gesamtluftmenge immer gleichmäßig ;.uf die Brenner zu verteilen und gleichzeitig auch annähernd konstante Alistrittsgeschwindigkeit für die dem inneren Ringkanal durchströmende Luft zu erreichen. Es wird somit vermieden, daß der am Eintritt der Zweigleitung 20 des Brenners 2 höhere statische Druck (im Vergleich zum stiitisc en Druck am Eintritt derZwcigieitung20 des Brenners 3) sich in einer entsprechend größeren Luftmenge für diesen Brenner auswirkt. Der durch den Stau am Ende der Leitung 21 erhöhte statische Druck hat nur zur Folge, daß am Brenner 2 die Durcliströmmenge durch den inneren Ringkanal anteilmäßig etwas höher ist als im inneren Ringkanal des Brenners 3, was auf die Güte der Verbrennung ohne Einfluß ist.ία get those entering the two ring channels Air currents create a helical movement that causes intense combustion in the muffle of the fuel takes place. The combustion, which takes place with a small excess of air of about 1.02, is almost adiabatic, as there is practically no heat dissipation to the outside. The combustion is in the muffle of each burner terminates. Depending on the position of the sliding sleeve 12, the air box arises 5 inflowing air volume on the two ring channels 6 and 7. This is the exit speed of the air flowing through the inner ring channel 7 over the entire load range approximately constant, while the exit speed of the air flowing through the outer annular channel 6 with increases approximately linearly as the load increases. If the handwheel of the laser transmitter 30 is set to higher Load is set, the controller 27 is supplied with a larger setpoint value, which causes a movement of the sliding sleeve 12 in an opening sense. During this movement the pressure in the air box 5 drops, which causes the Druckdifferenzmeßorgan 32 detects a smaller pressure difference, whereupon the Controller 31, via signal line 42, adjusts the delivery rate of fan 22 to a level corresponding to the new load Value increased. In parallel with the introduction of the setpoint value for the controller 27, the setpoint value is also generated of the fuel regulator 35 increases, so that the amount of fuel increases in the same sense w'c the amount of air will. In this way it is possible to keep the total amount of air always even on the burner to distribute and at the same time almost constant speed of walking for the inner To achieve ring channel flowing through air. It is thus avoided that at the entrance of the Branch line 20 of the burner 2 higher static pressure (compared to the static pressure at the inlet derZwcigieitung20 of the burner 3) in a correspondingly larger air volume for this burner. The one through the traffic jam at the end of the line 21 increased static pressure only has the consequence that at burner 2 the flow rate through the inner Ring channel is proportionally slightly higher than in the inner ring channel of the burner 3, which affects the quality the combustion is without influence.

Der durch die Signalleitung 43 dem Druckdiffcrcnzregler 31 zugeführte Sollwert ist im allgemeinen konstant. Wenn jedoch zwischen der Anschlußstelle des /Ip-Meßgliedes 32 am Luftkasten S und der drallerteilenden Vorrichtung 9 im inneren Ringkanal 7 starke Querschnittsverengungen, wie sie eine Meßblende oder ein Absperrventil darstellen, vorhanden sind, die eine lastabhängige Druckdifferenz erzeugen, deren Größe im Vergleich zur Größe der an der drallerteilenden Vorrichtung 9 erzeugten Druckdifferenz nicht vernachlässigbar sind, so wird durch lastabhängiges Verändern des Sollwertes in der Signalleitung 43 das Ausgangssignal in der Leitung 42 des Reglers 31 entsprechend korrigiert.The through the signal line 43 to the pressure difference regulator 31 supplied setpoint is generally constant. However, if between the connection point of the / Ip measuring element 32 on the air box S and the Swirl-sharing device 9 in the inner annular channel 7 strong cross-sectional constrictions, as they are a Measuring orifice or a shut-off valve are present, which have a load-dependent pressure difference generate whose size compared to the size of the device 9 generated on the swirling device Pressure difference are not negligible, by changing the setpoint depending on the load in the signal line 43 corrects the output signal in the line 42 of the controller 31 accordingly.

An Stelle des ή p-Meßgliedes 32 könnte auch ein Pitot-Rohr vorgesehen werden, das dann im inneren Ringkanal 7 angeschlossen wird.Instead of the ή p measuring element 32, a pitot tube could also be provided, which is then connected in the inner ring channel 7.

Die erfindungsgemäßc Regeleinrichtung ist auch bei Vorhandensein von mehr als zwei Wirbel-Murrelbrennern verwendbar, wobei dann für jeden weiteren Brenner ein weiterer Regler 27 vorgesehen wird.The inventive control device is also Can be used in the presence of more than two vortex Murrel burners, and then for each additional one Burner another regulator 27 is provided.

Wenn die Wirbel-MufTelbrenner statt zwei drei koaxiale Kanäle aufweisen, so ist es einerseits möglich, nur den äußeren der drei Kanäle mit dem Stellorgan zu versehen. Es ist andererseits auch möglich. die beiden äußeren der drei Kanäle mit je einem Stellorgan auszustatten. In jedem Fall bleibt mindestens der innerste Kanal frei von einem Stellorgan.If the vortex ring burner has three coaxial channels instead of two, it is possible on the one hand to only to provide the outer of the three channels with the actuator. On the other hand, it is also possible. to equip the two outer of the three channels with an actuator each. In any case, at least remains the innermost channel free of an actuator.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

"I patent claims:

1. Control device for at least two to a common, a fan having combustion air supply line connected vortex muffle burner, with the combustion air supply to each burner is divided into at least two coaxial channels and each Provide the channel with a device imparting a twisting motion to the air flowing through is, characterized in that a controller is assigned to each individual burner a load-dependent setpoint as well as the measured value of the amount of air flowing into the associated burner is supplied and the one on the air supply to the outer duct of the associated Burner influencing actuator acts, and that another, common for all burners Regulator is provided that the pressure difference between a first point, which is between the The swirling device is located in the inner duct of one of the burners and the fan, and a second point, which is located downstream of the swirling device, by influencing the 'cm fan regulates the amount of air supplied in such a way that the air outlet speed from the respective iniicrtn channel of the burner all loads are essentially constant.

2. Control device according to claim 1, characterized in that the vortex muffle burner in a common flue gas duct and the second point for measuring the pressure difference lies in the common flue gas duct.

3. Control device according to claim 1, characterized in that the pressure differential regulator a load-dependent setpoint is also supplied.