DE2252357C2

DE2252357C2 - Liquid fuel burners

Info

Publication number: DE2252357C2
Application number: DE19722252357
Authority: DE
Inventors: Hershel Goodnight; Robert D. 74105 Tulsa Okla. Reed; John Smith Zink
Original assignee: John Zink Co
Current assignee: Zinklahoma Inc
Priority date: 1972-10-25
Filing date: 1972-10-25
Publication date: 1983-12-01
Also published as: DE2252357A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner für flüssigen Brennstoff, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a burner for liquid fuel according to the preamble of the claim 1.

Bei einem solchen, durch die GB-PS 9 30 959 bekannten Brenner sind zur Lenkung der Sekundärluft in den Hauptverbrennungsraum in dem Freiraum zwischen dem Außenumfang des inneren Brennersteins und dem Innenumfang des nachgeordneten Brennersteins starre Leitflügel angeordnet. Diese starren Leitflügel lenken die Sekundärluft aus der anfänglich radialen Strömungsrichtung in eine im wesentlichen axiale Strömungsrichtung um. Zur gleichmäßigen Verteilung der Sekundärluft ist den Leitflügeln stromaufwärts eine Ringscheibe vorgeordnet, die an Stellschrauben sitzt und daher verstellbar ist. Diese Art der Lenkung der Sekundärluft in den Hauptverbrennungsraum läßt nur sehr grobe Einstellungsmaßnahmen durch die Verstellung der Ringplatte gegenüber den Leitschaufeln zu, wodurch im wesentlichen nur eine einigermaßen gleichmäßige Verteilung der zusitrömenden Luft über den gesamten Strömungsquerschnitt erreichbar ist. Eine optimale Einstellung des Brenners auf die jeweils herrschenden Betriebsbedingungen durch eine präzise Regelung der Sekundärluftzuführung ist dabei nicht möglich. Außerdem besteht bei diesem Brenner die Gefahr, daß sich Kohlenstoff auf der inneren Oberfläche des inneren Brennersteins absetzt.In such a burner known from GB-PS 9 30 959 are used to direct the secondary air into the main combustion chamber in the space between the outer periphery of the inner burner block and arranged on the inner circumference of the downstream burner block rigid guide vanes. These stare Guide vanes direct the secondary air from the initially radial flow direction in a substantially axial flow direction around. For even distribution of the secondary air, the guide vanes are upstream upstream of a washer, which sits on adjusting screws and is therefore adjustable. This kind of Directing the secondary air into the main combustion chamber only allows very rough adjustment measures the adjustment of the ring plate with respect to the guide vanes, whereby essentially only one fairly even distribution of the incoming Air can be reached over the entire flow cross-section. An optimal setting of the burner to the prevailing operating conditions through precise regulation of the secondary air supply is not possible. In addition, there is a risk with this burner that carbon on the inner surface of the inner burner block settles.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Brenners der eingangs beschriebenen Art, bei dem die Verbrennung in dem nachgeordneten Brennerstein und Feuerraum optimal auf die jeweils gegebenen Betriebsbedingungen in einem Lastbereich zwischen 10% und looo/o einstellbar ist und verhindert ist, daß sich Kohlenstoff am inneren Brennerstein ablagert.The object of the invention is to create a burner of the type described above, in which the Combustion in the downstream burner block and combustion chamber is optimal for the given operating conditions is adjustable in a load range between 10% and looo / o and is prevented that Carbon is deposited on the inner quarl.

Diese Aufgabe wird durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the teaching of claim 1.

Durch die Verstelibarkeit der Leitflügel läßt sich Ό turbulente Sekundärluft, die auch eine beträchtliche Umfangsströmungskomponente hat, feinfühlig in den nachgeordneten Brennerstein umlenken und auch mengenmäßig den jeweils angegebenen Betriebsbedingungen anpassen. Durch die in dem inneren Brennerstein ausgebildeten Durchtrittsöffnungen kann außerdem ein geringer Anteil der turbulenten Sekundärluft in den Brennstoffzerstäubungsraum gelangen und durch seine turbulente Strömung Kohlenstoffablagerungen stromabwärts der Brennstoffzerstäubungsdüse unterbinden. Der Primärluftstrom tritt demgegenüber durch Öffnungen ein, die stromaufwärts der Leitflügel liegen, und durchströmt den inneren Brennerstein ohne eine ins Gewicht fallende Verwirbelung, so daß die Zerstäubung des Brennstoffes und dessen Zündung in einem im wesentlichen ruhigen Strömungsbereich liegt.Due to the adjustability of the guide vanes Ό turbulent secondary air, which is also a considerable Circumferential flow component has to deflect and also sensitively into the downstream burner quarl Adjust the quantity to the specified operating conditions. Through the one in the inner burner stone formed passage openings can also contain a small proportion of the turbulent secondary air the fuel atomization chamber and, due to its turbulent flow, carbon deposits Stop downstream of the fuel atomization nozzle. The primary air flow, on the other hand, passes through Openings that are upstream of the guide vanes, and flows through the inner burner block without an ins Weight falling turbulence, so that the atomization of the fuel and its ignition in one im essential calm flow area.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous further developments of the invention emerge from the subclaims.

Die ringförmige Trennwand gemäß Anspruch 3 sorgt dafür, daß der ruhige Primärluftstrom in keiner Weise durch den Sekundärluftstrom beeinflußt werden kann. Darüber hinaus ist mit der Ausbildung nach Anspruch 3 auch eine Anpassung der Primärluftzuführung in den inneren Brennerstein an die Einstellung der Sekundärluftzuführung in den nachgeordneten Brennerstein gut möglich.The annular partition according to claim 3 ensures that the calm primary air flow in no way can be influenced by the secondary air flow. In addition, with the training according to claim 3 also an adaptation of the primary air supply in the inner burner block to the setting of the secondary air supply possible in the downstream burner quarry.

Weitere Einzelheiten werden nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung erläutert. Es zeigtFurther details are given below using an exemplary embodiment shown in the drawings the invention explained. It shows

Fig. 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Brenners,Fig. 1 is a sectional view of a burner according to the invention,

F i g. 2 eine teilweise weggebrochene Endansicht des Brenners mit Darstellung des Einsiellmechanismus für die Leitfliigel,F i g. Fig. 2 is an end view, partially broken away, of the burner showing the single-line mechanism for the guide wings,

F i g. 3 eine Schnittansicht des inneren Brennersteines "5 undF i g. 3 shows a sectional view of the inner burner block "5 and

F i g. 4 eine Schnittansicht eines Leitflügels längs der Linie4-4der Fig. 1.F i g. 4 is a sectional view of a vane taken along line 4-4 of FIG.

Bei 10 ist ein Teil einer Ofenwandung dargestellt, die ein Teil einer Kesselanlage sein kann. Ein Brennerstein 11 ist in einer Öffnung der Ofenwandung montiert, wie es Fig. 1 zeigt. Ein Ring 12 dient zur Halterung des Brennersteines 11 und bildet einen Teil der Abstützung der noch zu beschreibenden einstellbaren Leitflügel. Eine Wand 16 ist im Abstand stromauf von der Ofenwand angeordnet und bildet einen Teil eines Gehäuses, welches einen Windkasten für die Luft bildet, die sich in den Ofen hineinbewegt, und zwar durch die Öffnung 14 im Brennerstein. Eine kreisförmige Stirnplatte 17 ist an der Wandung 16 angebracht.
Ein generell mit 21 gekennzeichneter innerer Brennerstein weist eine Keramikauskleidung 22 auf, wie sie in Fig.3 gezeigt ist. Diese Keramikauskleidung ist innerhalb eines Metallgehäuses 23 gehalten, welches an der Stirnplatte 24 befestigt ist. Diese Stirnplatte 24 ist ihrerseits an der Platte 17 befestigt. Der innere Brennerstein weist einen scheibenförmigen keramischen Bauteil 25 auf, der innerhalb des Gehäuses 23 angeordnet ist. Dieser Bauteil 25 hat einen kleinerenAt 10 a part of a furnace wall is shown, which can be part of a boiler system. A burner block 11 is mounted in an opening in the furnace wall, as FIG. 1 shows. A ring 12 is used to hold the burner block 11 and forms part of the support for the adjustable guide vanes to be described. A wall 16 is spaced upstream of the furnace wall and forms part of a housing which defines a wind box for the air moving into the furnace through the opening 14 in the burner quarl. A circular face plate 17 is attached to the wall 16.
An inner burner block, generally identified by 21, has a ceramic lining 22, as shown in FIG. This ceramic lining is held within a metal housing 23 which is fastened to the face plate 24. This end plate 24 is in turn fastened to the plate 17. The inner burner block has a disk-shaped ceramic component 25 which is arranged inside the housing 23. This component 25 has a smaller one

Durchmesser als die innere zylindrische Oberfläche 26 der keramischen Auskleidung 22, wodurch ein Ringkaiial 27 zwischen dem Umfang des Bauteiles 25 und der inneren zylindrischen Oberfläche 26 entsteht. Eine Anzahl von in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Öffnungen 28 im Gehäuse 23 im Bereich des scheibenförmigen Bauteiles 25 dient zum Eintritt von Luft in den inneren Brennerstein. Der scheibenförmige Bauteil 25 weist eine Mittelcffnung 29 auf. Das stromauf gelegene Ende des Gehäuses 23 weist iu eine Anzahl von in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Öffnungen 36 auf. Innerhalb des Gehäuses ist ein Ringschieber 38 angeordnet, der axial zum inneren Brennerstein bewegt werden kann, um die offenen Bereiche der Öffnungen 36 einzustellen. Eine Düse 32,33 und ein entsprechender Zerstäubungsmechanismus sind vorgesehen, um fein zerstäubten flüssigen Brennstoff durch die Öffnung 29 abzugeben.Diameter than the inner cylindrical surface 26 of the ceramic liner 22, creating an annular kaiial 27 is created between the circumference of the component 25 and the inner cylindrical surface 26. One Number of circumferentially spaced apart openings 28 in the housing 23 in the The area of the disk-shaped component 25 is used for the entry of air into the inner burner block. Of the Disk-shaped component 25 has a central opening 29 on. The upstream end of the housing 23 has iu a number of circumferentially spaced openings 36. Within a ring slide 38 is arranged in the housing, which can be moved axially to the inner burner block, to adjust the open areas of the openings 36. A nozzle 32, 33 and a corresponding atomizing mechanism are provided in order to finely atomize dispense liquid fuel through opening 29.

Eine Anzahl von in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Wellen 41 ist drehbar in Lagern montiert, die vom Ring 12 und einem weiteren Ring 42 getragen werden. Die Wellen 4t erstrecken sich durch den Wandungsabschnitt 40 am stromauf gelegenen Ende des Brenners hindurch. Ein Leitflügel 44 ist an jeder Welle montiert und kann sich mit dieser drehen. In einer Dreheinstellung aller Wellen 41 überlappen sich die Leitflügel 44, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Ein Kettenrad 46 ist am äußeren Ende einer jeden Welle 41 montiert. Eine Antriebskette 47 ist um alle diese Kettenräder herumgelegt und wird durch ein weiteres Kettenrad 48 straff gehalten. Die Kette und die Kettenräder befinden sich in einem ringförmigen Gehäuse 51, das vom Wandungsabschnitt 40 getragen wird. Eine Verlängerung 52 einer der Wellen 41 erstreckt sich aus dem ringförmigen Gehäuse heraus. Ein Steuerhebel 53 ist an der Wellenverlängerung 52 montiert und dient zur Drehung der zugeordneten Welle 41, wodurch die Kette 47 bewegt wird, um alle Flügel 44 gleichsinnig und gleichzeitig zu verdrehen.A number of circumferentially spaced shafts 41 are rotatable in FIG Mounted bearings, which are carried by the ring 12 and another ring 42. The shafts 4t extend through the wall section 40 at the upstream end of the burner. A guide vane 44 is on mounted on each shaft and can rotate with it. In a rotational setting, all of the shafts 41 overlap the guide vanes 44, as shown in FIG. A sprocket 46 is on the outer end of each shaft 41 assembled. A drive chain 47 is wrapped around all of these sprockets and is replaced by another Chain sprocket 48 held tight. The chain and sprockets are in an annular shape Housing 51 carried by wall section 40. An extension 52 of one of the shafts 41 extends out of the annular housing. A control lever 53 is on the shaft extension 52 mounted and used to rotate the associated shaft 41, thereby moving the chain 47 to all Wing 44 to rotate in the same direction and at the same time.

Im Betrieb steuert die Dreheinstellung der Flügel 44 die Umfangsströmungskomponente. die der Sekundärluft erteilt wird, die sich über die Außenseite des inneren Brennersteines 21 und durch die Öffnung 14 des Brennersteines 11 bewegt. Es findet eine gewisse Bewegung der Sekundärluft nach innen durch die Öffnungen 28 hindurch statt, wobei jedoch dieser Luftstrom ab der nicht verwirbelten Primärluft eintritt, die durch die Öffnungen 36 in das Innere des inneren Brennersteines 21 eingeführt wird. Der als Trennwand wirkende Ring 42 verhindert, daß eine Umfangsbewegung der Sekundärluft, die durch die Flügel 44 erzeugt wird, in das Innere des inneren Brennersteines 21 durch die Öffnungen 36 hineingelangt. Die Primärluft, die sich über das Äußere der Düse 32 hinweg bewegt, erzeugt keine Koksablagerung im Innenraum des inneren Brennersteines 21. Mit dem verbrennenden Brennstoff wird eine verhältnismäßig hohe Temperatur bereits im inneren Brennerstein 21 erreicht.In operation, the rotary setting controls the wing 44 the circumferential flow component. which is given to the secondary air, which is spread over the outside of the interior Burner block 21 and moved through the opening 14 of the burner block 11. It finds a certain Movement of the secondary air inward through the openings 28 instead of, however, this Air flow from the non-swirled primary air enters, through the openings 36 in the interior of the interior Burner stone 21 is introduced. The ring 42, which acts as a partition, prevents circumferential movement the secondary air, which is generated by the blades 44, into the interior of the inner burner block 21 through the openings 36 entered. The primary air moving across the exterior of the nozzle 32 is created no coke deposits in the interior of the inner burner block 21. With the burning fuel a relatively high temperature is already reached in the inner burner block 21.

Hierzu 2 blatt ZeichnungenFor this 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Liquid fuel burner which has a fuel atomizing nozzle together with a Feed for primary combustion air ends in an inner cylindrical burner block, the in turn ends in a post-shaped burner quarry and is smaller in diameter than it Opening, the remaining space of the supply of secondary combustion air in the downstream burner block is used and to direct the secondary combustion air around the inner Burner block around a number of circumferentially distributed guide vanes is arranged, thereby characterized in that the guide vanes (44) around an axis running parallel to the burner axis is rotatably supported and by an adjusting device are adjustable that in the area of the Leitflugi (44) in inner burner block (21) openings (28) are formed for the passage of secondary air and that in the end section of the inner burner block (21) located upstream of the guide vane (44) Openings (36) are provided for the passage of primary combustion air.

2. Burner according to claim 1, characterized in that between the guide vanes (44) and the upstream openings (36) in the inner burner block (21) an annular partition (42) is arranged.

3. Burner according to claim 1 or 2, characterized in that the inner burner block (21) is surrounded by a cylindrical housing (23) in which the upstream openings (36) are formed distributed over the circumference, and that an annular slide for changing the cross section the openings (36) is provided.