DE2933101A1

DE2933101A1 - Binaerer fluessigkeitsbrenner

Info

Publication number: DE2933101A1
Application number: DE19792933101
Authority: DE
Inventors: Shigemori Prof Ohtani; Shoji Prof Tanno
Original assignee: SHOJI TANNO; Okawara Mfg Co Ltd
Current assignee: SHOJI TANNO; Okawara Mfg Co Ltd
Priority date: 1978-08-22
Filing date: 1979-08-16
Publication date: 1980-03-06
Also published as: US4269358A; JPS5950013B2; JPS5528452A; DE2933101C2

Description

Shigemori Ohtani Shoji Tanno Kabushikikaisha Okawara Seisakusho

Binärer Flüssigkeitsbrenner

Die Erfindung betrifft einen binären Flüssigkeitsbrenner mit kombinierten Brennereinheiten, der wie ein einziger Großbrenner funktioniert.

in der US-Patentanmeldung Nr. 969,544 vom 14. Dezember 1978, die auf einen der Erfinder der vorliegenden Erfindung zurückgeht, ist ein Brenner für eine Verbrennungsvorrichtung beschrieben.

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Diese frühere Erfindung, die als mehrstufiges Versprühsystem beschrieben ist, ist in Fig. 1a beschrieben und enthält ein Ende, das durch einen konischen Teil 2 geschlossen ist, eine geneigte Fläche 3 mit einer Anzahl von Brennstoff auslassen 4, durch die Brennstoff strahlartig ausgestoßen wird, wobei der Brennstoff aufgebrochen wird in atomisierte Form in der Primärluft, die durch die öffnung strömt, und wobei der Brennstoff, der sich auf den geneigten Flächen 3, 3¹ und 3" abgesetzt hat, die Form eines Filmes besitzt und in filmartiger Weise an der Kante der Teile 2' und 2" des konischen Teiles sich auflöst. Diese frühere Erfindung bezieht sich auf einen Brenner, in dem, selbst wenn der Druck der Primärluft für die Versprühung niedrig ist, der Brennstoff extrem versprüht werden kann, d.h. daß eine gute Atomisierung erreichbar ist. Die Benutzung des Brenners gemäß dieser früheren Erfindung ergibt einen Ölverbrauch von 200 - 300 Liter pro Stunde. Dies bedeutet eine beträchtliche Verbesserung der Menge von Brennöl bei niedrigem Druck und unter Bedingungen einer guten Atomisierung, verglichen mit konventionellen binären Flüssigkeitsbrennern, bei denen der Brennstoffverbrauch nur 10-20 Liter pro Stunde oder bei gewissen Kernbrennern (Schlitzbrenner) 50 - 100 Liter pro Stunde beträgt.

Bei dem erhöhten Bedarf von großen industriellen öfen und Boilern ist jedoch das Bedürfnis entstanden, binäre Flüssigbrenner mit extrem großer Kapazität von mehr oder weniger 1000 Litern pro Stunde bezüglich des Brennölverbrauches zu entwickeln.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, solch ein Bedürfnis zu befriedigen und einen Brenner zu schaffen, der so funktioniert wie ein einziger Großbrenner, wobei der in

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der erwähnten US-Patentanmeldung bereits vorgeschlagene Brenner mitverwendet werden soll.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch einen binären Flüssigkeitsbrenner erreicht, wie er in den Ansprüchen beschrieben worden ist.

Die gegenwärtige Erfindung bezieht sich also auf einen binären Flüssigkeitsbrenner mit kombinierten Brennereinheiten, wobei die Brennereinheiten gemäß der erwähnten US-Patentanmeldung benutzt werden, diese Brenne reinheit en in eine Mehrzahl von öffnungen in der Fläche einer Fundamentplatte eingesetzt werden, der Brennstoff atomisiert und zu einem Flim geformt wird durch die Primärluft, die durch diese öffnungen strömt, so daß das öl in einer zerstäubten Form verbrannt wird, wobei eine öffnung vorgesehen ist, durch die lediglich Primärluft strömt und die in dem zentralen Teil der Fläche der Fundamentplatte angeordnet ist, in der keine Brennereinheit eingesetzt ist. Somit funktioniert der erfindungsgemäße Brenner wie ein einsiger Großbrenner und kann eine vollständige Verbrennung erzeugen, ohne daß sich öltropfen auf der Fundamentplatte absetzen.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbrenners sind folgende:

a) Der erfindungsgemäße Brenner besitzt, eine Mehrzahl von solchen Brennern, wie sie in der erwähnten US-Anmeldung beschrieben worden sind, die als Brennereinheiten so kombiniert sind, daß sie einen Brenner bilden, der so funktioniert, als ob er ein einziger Großbrenner wäre. Mit dieser Anordnung wird eine gute Zerstäubung erreicht:

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mit ungefähr 10 % der theoretischen Menge von Luft für die Verbrennung und guter Verbrennung. Verglichen mit dem bekannten Stand der Technik, in dem lediglich die gewünschte Anzahl von unabhängigen Brennern vorgesehen ist, ist es mit dem erfindungsgemäßen Brenner möglich, die Flammen sehr leicht zu steuern, einzustellen und zustande zu bringen, da die Flammen von den Brennereinheiten sich auf den ersten Blick in der Form einer zusammengesetzten Flamme befinden.

b) Da eine Öffnung nur zum Zuführen der Primärluft in einem zentralen Bereich der Fläche der Fundamentplatte vorgesehen ist, kann das Absetzen von öltropfen auf der Fläche der Fundamentplatte verhindert werden und es lagert sich entsprechend kein schuppenartiger Kohlenstoffstaub ab.

c) Die Länge und Spreizung der Flamme kann nennenswert eingestellt werden durch Einstellung der lateralen Bewegung der Brennereinheiten und Öffnungen oder durch Verändern des Winkels eines Kegelstumpfes der Fundamentplattenfläche.

d) Es ist möglich, die Erzeugung von Stickstoffoxid zu steuern.

e) Auch in Ausfüllapparaten des Flüssigkeitszerstäubungsund Atomisierungstyps, Spraytrocknern und Befeuchtungsapparaten ist es möglich, die Charakteristiken der Erfindung bestens zu nutzen, um ähnlichen Effekten zu begegnen, wie sie erwähnt worden sind.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher beschrieben.

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In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1a eine teilweise geschnitten dargestellte Vorderansicht einer Brennereinheit,

Fig. 1b eine Seitenansicht der Brennereinheit mit den darin vorgesehenen Brennstoffauslässen,

Fig. 2a eine Draufsicht auf eine erste Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Brenners,

Fig. 2b einen Schnitt entlang der Linie a-a in Fig. 2a,

Fig. 3a eine Draufsicht auf eine zweite Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Brenners,

Fig. 3b einen Querschnitt, der den wesentlichen Teil von Fig. 3a darstellt, und

Fig. 4 eine Schnittansicht des Brenners gem. Fig. 3a.

In den Fig. 1a, 1b, 2a und 2b ist die erste Ausbildungsform dargestellt, in der eine Fläche 5 einer Fundamentplatte, auf der die Brennereinheiten montiert sind, als Ebene ausgebildet ist.

Die Fläche 5 der Fundamentplatte besitzt die Form einer kreisförmigen Ebene, in der eine geradzahlige Anzahl von

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öffnungen 6 (im dargestellten Beispiel 4} in symmetrischer Weise angeordnet ist, wobei Brennereinheiten (Fig. 1a) in die öffnungen 6 eingesetzt sind. In eine zentrale öffnung 7, der lediglich Primärluft zugeführt wird, ist keine Brennereinheit eingesetzt. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet ein Brennstoffrohr für die Zuführung von Brennstoff zu den Brennereinheiten, während 13 eine Leitung für die Primärluft darstellt.

Wie aus Fig. 2b ersichtlich ist, können die Brennereinheiten u und die öffnungen 6 und 7 lateral eingestellt werden mittels Gewinden Sa, Sb, um so die Flammenlänge einzustellen.

Die Flammen von den individuellen Brennereinheiten besitzen auf erste Sicht die Form ein und der gleichen Flamme, um die notwendige Hitzeenergie zu erzeugen. Da die Menge des Brennöls, das pro Stunde für die Brennereinheiten gebraucht wird, größer ist als die von früher bekannten Brennereinheiten, kann der erfindungsgemäße Brenner mit einer Mehrzahl von kombinierten Brennern eine Funktion ausführen, als ob er ein extremer Großbrenner wäre. Im Vergleich zu konventionellen großen Boilern und industriellen öfen, in denen die gewünschte Anzahl von unabhängigen Brennern so angeordnet werden müssen, um eine kurze Kapazität zu kompensieren, da ein einzelner Brenner in ihnen vorhanden ist, ist es ersichtlich, daß der erfindungsgemäße Brenner eine Vielzahl von kombinierten Brennereinheiten aufweist, um die Funktion wie ein einzelner Brenner zu erfüllen, so daß Bedienung und Steuerung extrem einfach sind.

Die Primärluft, die durch die zentrale öffnung 7 gestoßen wird, dient dazu, einen wirbligen Strom einer Mixtur von Luft und Flüssigkeit von den Brennereinheiten zu vermeiden.

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Die Testergebnisse der Zerstäubung lassen erkennen, daß, wenn die öffnung 7 nicht in dem zentralen Bereich vorgesehen ist, ein Phänomen auftaucht, indem öltropfen sich auf dem zentralen Teil der Fläche 5 der Fundamentplatte ablagern.

Wie oben beschrieben, sieht der erfindungsgemäße Brenner eine Anordnung vor, in der die öffnung 7 vorgesehen ist, um die Ablagerung von öltropfen auf der Fläche 5 der Fundamentplatte zu verhindern.

Bei dem erfindungsgemäßen Brenner sind Querschnittsgebxete der öffnungen 6 verändert, um dadurch die Erzeugung von Stickstoffoxid auf das äußerste zu verhindern. Es ist bekannt, daß die effektive Methode zum Steuern von Stickstoffoxid die Doppelverbrennungsmethode ist, die Luft-Überschuß-Verbrennung und Luft-ünterschuß-Verbrennung umfaßt.

Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise von vier öffnungen, wie sie in Fig. 2 gezeigt sind, zwei einander gegenüberliegende öffnungen größer als ein Gebiet, durch das eine optimale Menge von Verbrennungsluft passiert, während andere zwei öffnungen kleiner sind als ein Gebiet, durch das eine optimale Menge davon passiert, wodurch Luft-Überschuß-Verbrennung auf der einen Seite erzeugt wird, während auf der anderen Seite Luft-Unterschuß-Verbrennung erzeugt wird, um die Erzeugung von Stickstoffoxid steuern zu können, so daß Verbrennung von guter thermischer Wirksamkeit als Ganzes entgegengewirkt wird.

Als nächstes wird das zweite Ausführungsbeispiel, in dem die Fläche der Fundamentplatte als Kegelstumpf ausgebildet

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ist, anhand der Fig. 3 und 4 erklärt.

In dieser Ausbildung sind, da die Fläche 5¹ der Fundamentplatte anders als beim ersten Ausführungsbeispiel als Kegelstumpf ausgebildet ist, die öffnungen 8 zur Aufnahme der Brennereinheiten u auf einer konisch geneigten Fläche angeordnet. Nur die geradzahlige Anzahl von öffnungen (4 in Fig. 3a), durch die Primärluft fließt, befindet sich in dem zentralen Teil. Dies beseitigt einen wirbligen Fluß einer Mischung von Luft und Flüssigkeit, um so die Ablagerung von öltropfen auf der Fläche der Fundamentplatte zu verhindern, wie es auch beim ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist.

In den Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 14 ein Brennstoff rohr, das Bezugszeichen 15 einen Verteiler für das zu den Brennereinheiten zugeführte öl, das Bezugszeichen 16 eine Einrichtung zum Tragen einer Vorrichtung in einem BrennstoffZuführungssystem und das Bezugszeichen 17 eine Leitung für Primärluft.

Weiterhin kann bei dieser spezifischen Ausbildung die Vorrichtung so hergestellt werden, daß ein Winkel θ (von 60° in der Figur) in geeigneter Weise variiert werden kann, um dadurch den Spreizwinkel der Flamme einzustellen.

Ebenso ist es möglich, die Erzeugung von Stickstoffoxid in einer ähnlichen Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel zu steuern.

Zusätzlich können die Brennereinheiten u und die öffnungen 8, 11 lateral eingestellt werden, um so die Flammenlänge einzustellen.

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Claims

Patentansprüche

Binärer Flüssigkeitsbrenner mit kombinierten Brennereinheiten, der wie ein einziger Großbrenner funktioniert, dadurch gekennzeichnet, daß Brennereinheiten (u) vorgesehen sind, deren jede eine Düse besitzt, die im Inneren mit einem sich axial erstreckenden Brennstoffdurchfluß (1) versehen ist, wobei die Düse am Ende durch einen konischen Teil (2) verschlossen ist, der konische Teil eine geneigte Fläche aufweist, die eine Anzahl von Brennstoffauslassen (4) besitzt, und die Brennereinheiten dergestalt in eine Mehrzahl von Öffnungen (6) in einer Fläche (5) einer Fundamentplatte (10) eingesetzt sind, daß der Brennstoff durch die durch die öffnungen tretende Primärluft zerstäubt und zu einem Film geformt wird für eine zerstäubte Verbrennung, und eine öffnung (7), durch die lediglich die Primärluft durchtritt und in der sich keine Brennereinheit befindet, im zentralen Bereich der Fläche der Fundamentplatte vorgesehen ist.

Flüssigkeitsbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (5) der Fundamentplatte die Form einer Ebene besitzt, die Brennereinheiten in eine Mehrzahl von öffnungen (6) eingesetzt sind und die öffnung (7), durch die lediglich Primärluft zugeführt wird, im zentralen Bereich der Fläche der Fundamentplatte angeordnet ist.

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3. Flüssigkeitsbrenner· nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Fläche der Fundamentplatte die Form eines Kegelstumpfes besitzt, die Brennereinheiten in eine Mehrzahl von öffnungen (8) eingesetzt sind und öffnungen (11), durch die lediglich Primärluft geführt wird, in der Kegelstumpfebene (9) der Fläche der Fundamentplatte angeordnet sind.

4. Flüssigkeitsbrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Montierungspositionen der Brennereinheiten und öffnungen dergestalt lateral einstellbar sind, daß die Flammenlänge einstellbar ist.

5. Flüssigkeitsbrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner durch geeignetes Variieren eines Befestigungswinkels (Θ) der Brennereinheiten und der öffnungen (8) zur Einstellung der Länge und Spreizung der Flamme herstellbar ist.

6. Flüssigkeitsbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von öffnungen, durch die die Primärluft geführt wird, deren Druck durch ein Gebläse bestimmt wird, ein Querschnittsgebiet besitzt, das partiell groß und partiell klein ist, dergestalt, daß in geeigneter Weise das jeweilige Verhältnis von Luft zu Brennstoff bestimmbar ist, um die Erzeugung von Stickstoffoxiden zu steuern.

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