DE2051472C3 - Zerstäubungsbrenner für flüssige Brennstoffe zur Befeuerung eines Kessels - Google Patents

Description

luft zu verhindern, kann vorteilhafterweise in der von der Verbrennungsluftzufuhrleitung abzweigenden Leitung ein mit Gas betriebener Hilfsbrenner vorgesehen sein.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen vertikalen Schnitt eines Zerstäubungsbrenners gemäß der Erfindung;

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Schnitt des in F i g. I dargestellten Brenners beim dampflosen Be- to trieb des Anfahrens;

Fig.3 zeigt schemalisch den Brenner mit den Zufuhrleitungen für Brennstoff und Dampf und deren Steuerung.

Der in Fig. I gezeigte Zerstäubungsbrenner ist an der Vorderwand b eines Kesselbrennraumes befestigt. Ein zylindrischer Windkasten 7 steht mit einer Zufuhrleitung 8 für die Sekundär-Verbrennungsluft in Verbindung, die mit einer Verbrennungsluftdrossel 6 versehen ist. Der Windkasten 7 ist an einer Frontplatte F der Kesselbrennraumwand b durch einen Befestigungsflansch / befestigt. Die Brennraumwand b für die Frontplatte F ist mit einem trichterförmigen Ziegelloch 15 für den Brenner zur Stabilisierung der Verbrennung ausgestattet. An der Innenseite eines vorderen Abschlußdeckels des V\ mdkastens 7 ist konzentrisch ein Zylinder9 zum Geraderichten des Luftstromes mit geeigneten Öffnungen vorgesehen, wobei dieser Zylinder mit einer Brennerkehle 14 in Verbindung steht, die in ihrem Mittelteil radial verengt ist. Die durch den Zylinder 9 zugeführte Luft wird an der Brennerkehle 14 proportional gedrosselt und dann entlang der Innenoberflache des Ziegelloches 15 des Brenners in den Brennraum geführt, während sie sich zum Inneren des Brennraums hin expandiert. Drallschaufeln 5 sind an der Innenwand der Brennerkehlc 14 vorgesehen. Die Drallschaufeln 5 sind jede in einem festen Winkd relativ zur Achse der Kehle so angeordnet, daß sit die längs der Innenwand der Kehle eingeleitete Luft verwirbeln. Eine Zerstäubungsdampfleitung 12 ist im zentralen Teil einer Zerstäubungsluftleitung 4 eingebaut, die durch den zentralen Teil des Zylinders 9 und der Kehle 14 führt. Wie Fig. 2 im Detail zeigt, ist eine Lufteinlaßleitung 3 im Basisteil der Zerstäubungsluftleitung 4 vorgesehen und nimmt Zerstäubungslufl aus der Verbrennungs-Iuftzufuhrlcitung8 zwischen der Drossel 6 und einem GebläseS auf, um diese Primärluft direkt in die Zerstüubungsluftlcitung 4 einzuleiten. Im Basisteil der Zcrsiäubungsdampfleitung 12. die durch die Mitte der Luftleitung 4 läuft, ist ein Dampfeinlaß 2 und ein Brennstoffeinlaß 1 vorgesehen, wie im Detail später erläutert wird. Ein Verwirbler 11, der am äußeren Umfang des Endteils der Zcrstüubungsluftlcitung4 vorgesehen ist, bewirkt, daß die in der Nähe der Zerstäubungsluftleitung4 eingeleitete Luft die Feuerung stabilisiert. Ein Lufteinlaßzylinder 10 ist an dem Verwirbler 11 angebracht. Ein Zcrstäuberhalter 20 ist im Mittelteil der Luftleitung 4 angebracht. Ein Zerstäuberkörper 21 ist am Ende des Halters 20 vorgesehen, und ein Flansch 27 im Mittelteil des Zcrstäuberkörpcrs 21 ist an der Luftleitung 4 durch Schrauben 22 befestigt. Die Innenfläche des Zerstäuberkörpers 21 ist an ihrem Basisteil zylindrisch und läuft am Ende konisch in eine bcchcrartigc Form 23 aus. Der zylindrische Basisteil des Zerstäuberkörpers 21 ist an drei Stetten tangential mit Lufteinlaß-Schlitzen 25 versehen, so daß Drallschaufeln gebildet werden. Der Flansch 27 in der Mitte des Zerstäuberkörpers 21 ist mit einer Anzahl von Luftkanafen 28 versehen. Das vorderste Ende des becherförmigen Teils 23 bildet einen ringförmigen Luftdurchgang 29 zwischen der Luftleitung 4 und dem becherförmigen Teil 23. Demgemäß wird die Luft, die von dem Lufteinlaßkanal 3 in die Luftleitung 4 eingeleitet wird, teilweise in die Kammer 16 dieses Zerstäuberkörpers 21 durch die tangentialen Schlitze 25 zugeführt und strömt entlang der inneren Oberfläche des Zerstäuberkörpers 21, wobei sie gleichzeitig eine Wirbelbewegung vollführt. Der Rest der Luft außerhalb des Zerstäuberkörpers 21 strömt durch die Luftkanäle 28 des Zerstäuberflansches 27, strömt dann durch den ringförmigen Luftdurchgang 29 und wird in den Brennraum ausgelassen. Die Zerstäubungsdampfleitung ist so angeordnet, daß das BrennstofföL das aus zahlreichen Austrittsöffnungen 36, die im wesentlichen senkrecht zur Achse rinser Dampfleitung angebracht sind, austritt, vom Dampf mitgerissen wird.

In Fig. 2 wird Zerstäubungsdampf vom Dampfeinlaß 2 durch den Spalt zwischen dem äußeren Zylinder 30 der Zerstäubungsdampfleitung 12 und der Brennstoffleitung 31, die in der Mitte des Halters und des Zylinders vorgesehen ist. eingeleitet, strömt durch den Dampfdurchgang eines Sprühkörpers 32 und verläßt den Spalt zwischen dem Spiühkörper und dem Rand einer Abschlu3mutter 33. Der Brennstoff fließt durch den Brennstoffeinlaß 1 und den Brennstoffdurchgang 35 in der Mitte des Sprühkörpers 32 und verläßt die Brennstoffaustrittsöffnungen 36 in senkrechter Richtung. Ein im wesentlichen halbkugelförmiger Aufprallkopf 37 ist am vorderen Ende der Brennstoffleitung 31 vorgesehen, so daß der in senkrechter Richtung eingespritzte Brennstoff mit dem eingeblasenen Dampf zusammentrifft und gegen den Aufprallkopf 37 prallt. Dadurch wird das Brennstofföl in Form von feinen Nebelteilchen verteilt und wird vollständig mit der Luft vermischt. Das Gemisch wird dann in den Brennraum geblasen und durch die Hitze so in Gasform gebracht, daß es ausreichend brennt. Wenn beim Anlassen kein Dampf vorhanden ist, wird Öl ebenfalls durch die Öffnungen 36 eingespritzt. Da die Düse an einer geeigneten Stelle der Öffnung des Zerstäuberkörpers 21 angebracht ist, wie in F i g. 2 gezeigt, trifft das eingespritzte öl zuerst auf die Innenwand der becherartigen Form 23 dieses Zerstäuberkörpers 21 und wird dann von der tangential strömenden Luft mitgerissen. Das Öl auf der Innenwand der becherartigen Form 23 wird so durch den Luftstrom zu einem dünnen Film auseinandcrgC7o^en und zu der Kan^fe der becherartigen Form 23 des Zerstäuberkörpers gefördert und in ähnlicher Weise in den Brennraum eingesprüht wie bei einem Zerstäuber mit rotierendem Becher. Dadurch wiiJ eine feine Zerstäubung erreicht. Um eine gut: Zerstäubung zu erhalten, ist natürlich eine hohe Luftgeschwindigkeit bzw. ein ausreichendes Druckgefälle erforderlich. Im allgemeinen reicht der Luftdruck beim Anfahren des Brenners für die Zerstäubung aus.

Nach dem Anfahren, wenn genügend Dampf vorhanden ist, wird automatisch auf Dampfzerstäubung umgestellt. Obwohl die Druckdifferenz zwischen dem Ausgangsdruck des Gebläses und dem Brennraumdruck allmählich mit zunehmender Kesselbelastung abnimmt, entsteht somit keine Gefahr für die Zcr-

stäubung, da die Luft, die aus der Zerstäubungsluft leitung austritt, nach der Erzeugung von Dampf nur als Primärluft für die Verbrennung wirkt.

F i g. 3 zeigt .schematisch eine Anordnung, hei der die erfindungsgemäße Vorrichtung an einem Kessel angebracht ist. Die VcrbrcnnungsluftzufuhrleitungS, die beim Gebläse Λ beginnt, ist mit dem Windkasten 7 über die Drossel 6 verbunden. Die Lufteinlaßleitung 3 zweigt hiervon ab und führt zu r Zerstäubungsluftleitung 4. Der Zerstäubungsdampf wird direkt von einem Kesselkopfteil 40 oder einem Dampfreservoir zum Dampfeinlaß 2 des Zerstäubers durch eine Leitung 41 mit einem Magnetventil 42 geleitet. Eine Fcuchtigkeitsfalle 38, die am Dampfeinlaß 2 des Zerstäubers vorgesehen ist, sorgt dafür, daß trockener Dampf dem äußeren Zylinder 30 des Zerstäubers zugeführt wird, sobald Dampf in dem Kessel erzeugt wird. Es ist daraus zu erkennen, daß die Brennstoffzerstäubung automatisch in die Dampfzerstäubungsarbeitsweise übergeht. Die Mengen des Verbrennungsluftstroms und des Brennstoffs werden gleichzeitig durch die Drossel 6 und ein Brennstoffreguliervcntil geregelt, die von einer Hauptregeleinrichtung 46 durch einen Verbindungsmechanismus betätigt werden. Mit 44 ist ein Erhitzer bezeichnet, mit 45 ein Thermostat und mit 47 ein Druckschalter.

Wie in F i g. 2 gezeigt ist, ist ein zylindrisches Keramikrohr 145 mit einer Verbrennungskammer 144 in seinem Inneren auf den Stützen 146 in der Lufteinlaßleitung 3 gelagert, wobei ein Zwischenraum zwischen der Luftleitung3 und dem Keramikrohr 145 bleibt. Zu dieser Kammer 144 des Keramikrohrcs ist win der Unterseite her ein Gasbrennerrohr 147 eingesetzt und ein elektrischer Anschluß zum Anzünden des Gases ist von der Oberseite in die Nähe des Brenncrrohrcs eingeführt. Im Betrieb strömt Gas aus dem Brennerrohr 147 und wird durch elektrische Funken zwischen dem Anschluß 148 und dem Brennerrohr 147 angezündet. Das verbrannte

ίο Gas von dem Keramikrohr 145 und die Primärluft von der Lufteinlaßleitung 3 werden gemischt, um heiße Luft von 200 bis 400 C zu bilden. Die heiße Luft kann von der Lufteinlaßleitung 3 über die Einlaßschlitze 25 des Zerstäubers zu der becherförmigen Form 23 geleitet werden, um das Öl von den Austrittsöffnungen 36 zu verwirbeln und zu zerstäuben. Daher wird das Anfahren des Brenners unter dampflosen Bedingungen leichter und der Verbrennungswirkungsgrad in normalem Betrieb kann verbessert

zo werden. Es wird eine geringe Menge von Gas, z. B. von unter Druck verflüssigtem Gas in dem Gasbrenner 147 verbrannt, und die Primärluft wird auf etwa 300 C erhitzt. Die Vergasung des zerstäubten Öles wird durch die erhitzte Primärluft erleichtert und die

as Verbrennungsgeschwindigkeit kann verbessert werden, und ein kontinuierliches, gleichmäßiges Brennen wird erreicht. Wenn das im Gasbrenner verbrannte Gas zu der Primärluft gemischt wird, werden darüber hinaus Stickstoffverbindungen im Abgas des Brennraumes merklich verringert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Zerstäubungsbrenner für flüssige Brennstoffe zur Befeuerung eines Kessels mit einer zur Zerstäubungsdüse führenden zentralen Brennstoffleitung, einer diese umgebenden Leitung für ein Zerstäubungsmittel und einer koaxial angeordneten äußeren Verbrennungsluftzuführung, bei dem als Zerstäubungsmittel beim Anfahren xo Druckluft und im Betrieb der im Kessel gebildete Dampf Verwendung Findet, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung für das Zerstäubungsmittel in zwei die Brennstoffleitung (31) koaxial umgebende Rohre (4, 12) unterteilt ist, die Brennstoffleitung (31) über die Austrittsöffnungen dieser Rohre hinausragt und in dem hinausragenden Abschnitt mit radial angeordneten Brennstoffaustrittsöffnungen (36) versehen ist und daß von diesen zwei Rohren das unmittelbar die Brennstoffleitung (31) umgebende mit der Dampfleitung (2) verbunden ist und das zweite Rohr (4), das mit Drallschaufeln (25) ausgestattet ist, mit einer Leitung (3) in Verbindung steht, die von der Verbrennungsluftzufuhrleitung (8) vor einer beim Anfahren geschlossenen Drossel (6) abzweigt.

2. Zerstäubt; -gsbrenner nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in der von der Verbrennungsluftzufuhrleituhg (8; abzweigenden Leitung (3) ein mit Gas betriebener Hilfsbrenner (144 bis 148) vorgesehen ist.

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Die Erfindung betrifft einen Zerstäubungsbrenner für flüssige Brennstoffe zur Befeuerung eines Kessels, mit einer zur Zerstäubungsdüse führenden zentralen Brennstoffleitung, einer diese umgebenden Leitung für ein Zerstäubungsmittel und einer koaxial angeordneten äußeren Verbrennungsluftzuführung, bei dem als Zerstäubungsmittel beim Anfahren Druckluft und im Betrieb der im Kessel gebildete Dampf Verwendung findet.

Ein solcher Zerstäubungsbrenner ist aus der USA.-Patentschrift 1 501 838 bekannt. Das Umschalten von der als Zerstäubungsmittel beim Anfahren verwendeten Druckluft auf den im Kessel gebildeten Dampf im Dauerbetrieb geschieht bei diesem bekannten Brenner dadurch, daß sich die Zuführungsleitung für das Zerstäubungsmittcl in zwei mit Ventilen abschließbare Zweige gabelt, von denen der eine mit der Druckluftversorgung und der andere mit dem Dampferzeuger des Kessels verbunden ist. Durch Öffnen bzw. Schließen des jeweiligen Ventils kann dem Brenner Druckluft oder Dampf als Zerstäubungsmittel zugeführt werden. Dieser bekannte Brenner hat den Nachteil, daß ein kontinuierliches Umschalten entsprechend dem langsam ansteigenden Dampfdruck im Kessel praktisch nicht möglich ist. Wird nämlich das Dampfventil geöffnet, während das Druckluftvcnlil noch nicht vollständig geschlossen ist, so ist in der Regel der Dampfdruck und der Luft- 6g druck unterschiedlich, so daß das Zerstäubungsmittel mit dem höheren Druck das Einströmen des anderen Zerstäubungsmittels mit dem niedrigeren Druck behindert. Es treten also Störungen während des Umschaltens auf und ein einwandfreies Arbeiten der Zerstäubung ist nur dann möglich, wenn ausschließlich ein Zßrstäubungsmittel verwendet wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß eine Durchmischung des Dampfes mit der kühleren Druckluft während des Umschultens nicht zu vermeiden ist, was ein Abkühlen des Dampfes und dadurch eine Verringerung seines Druckes und eventuell sogar seine Kondensation zur Folge hat.

Aus der deutschen Patentschrift 560 240 ist ein Zerstäubungsbrenner bekannt, bei dem die für die Zerstäubung und die Verbrennung zugeführte Luft von einem gemeinsamen Hauptluftkanal abgezweigt wird, wobei die Aufteilung der Hauptluft in diese zwei Anteile durch eine hinter der Abzweigung vorgesehene Drossel einstellbar ist. Eine Umschaltung von einer Zerstäubung durch Druckluft auf eine Zerstäubung durch Dampf ist dabei nicht vorgesehen.

Auch aus der britischen Patentschrift 670 312 ist ein Zerstäubungsbrenner bekannt, bei dem die Luft für die Zerstäubung und für die Verbrennung von einem gemeinsamen Gebläse über eine sich verzweigende Leitung zugeführt wird, wobei fich sowohl in der Leitung für die Verbrennungsluft als auch in der für die Zerstäubungsluft Drosseln zur unabhängigen Einstellung des Luftdurchsatzes finden. Auch dabei ist jedoch keine Dampfzerstäubung und keine Umschaltung von Luftzerstäubung auf Dampfzerstäubung vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zerstäubungsbrenner für flüssige Brennstoffe so auszubilden, daß er von Druckluft als Zerstäubungsmittel auf Dampf kontinuierlich umgeschaltet werden kann, ohne daß sich während des Umschaltern die beiden unterschiedlichen Zerstäubur.gsmittel nachteilig beeinflussen.

Diese Aufgabe wird bei einem Zerstäubungsbrenner der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Leitung für das Zerstäubungsmittel in zwei die Brennstoffleitung koixial umgebende Rohre unterteilt ist. die Brennstoffleitung über die Austrittsöffnungen dieser Rohre hinausragt und in dem hinausragenden Abschnitt mit radial angeordneten Brennstoffaustrittsöffnungen versehen ist, und daß von diesen zwei Rohren das unmittelbar die Brennstoffleitung umgebende mit der Dampfleitung verbunden ist und das zweite Rohr, das mit Drallschaufeln ausgestattet ist, mit einer Leitung in Verbindung steht, die von der Verbrennungsluftzufuhrleitung vor einer beim Anfahren geschlossenen Drossel abzweigt.

Da erfindungsgemäß der Dampf und die Zerstäubungsluft unabhängig voneinander koaxial bis zur Spitze der Brennstoffleitung geführt werden, besteht keine Möglichkeit einer nachteiligen Beeinflussung der beiden Zerstäubungsmittel während des Umschaltens. Die beim Anfahren als Zerstäubungsmiltel verwendete Druckluft wird dabei in äußerst zweckmäßiger Weise von der Verbrennungsluftzufuhr abgezweigt, wobei eine in der Verbrennungsluftzufuhrleitung vorgesehene Drossel die Menge der für die Zerstäubung abgezweigten Druckluft einstellbar macht. Dadurch wird ein getrenntes Gebläse für die Zufuhr der Zerstäubungsluft überflüssig.

Um beim Umschalten auf den Dampfbetrieb des Zerstäubungsbrenners ein Abkühlen des zugeführten Dampfes durch die koaxial zugeführte Zerstäubungs-