DE3442148A1 - Zerstaeuberduese mit aufgesetzter verteilerkappe zur reduzierung der stickoxid-emission bei der verbrennung von fluessigen brennstoffen - Google Patents
Zerstaeuberduese mit aufgesetzter verteilerkappe zur reduzierung der stickoxid-emission bei der verbrennung von fluessigen brennstoffenInfo
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Description
3442U8
DR.-ING. GERALD KLÖPSCH An Groß St. Martin 6
PATENTANWALT D 5000 KÖLN 1
Telefon: (03 21) 23 83 Telegramme: Marspatent
Toiey-Nr. 8 882 33Θ
Kl/hg, 15.11.84 Pa 8410
L. & C. STEINMÜLLER GmbH
Fabrikstr. 1, D-5270 GUMMERSBACH
Fabrikstr. 1, D-5270 GUMMERSBACH
ZERSTÄUBERDÜSE MIT AUFGESETZTER VERTEILERKAPPE ZUR REDUZIERUNG DER STICKOXID-EMISSION BEI DER VERBRENNUNG VON
FLÜSSIGEN BRENNSTOFFEN
Die Erfindung betrifft eine Zerstäuberdüsenkombination aus Primärdüse und aufgesetzter Verteilerkappe zur Reduzierung
der Stickoxid-Emission bei der Verbrennung von flüssigen Brennstoffen.
Es ist bereits bekannt, auf herkömmliche Zerstäuber für flüssige Brennstoffe vom Typ des Y-Zerstäubers eine
Verteilerkappe aufzusetzen, wodurch die üblichen kurzen, intensiven Flammen des Y-Zerstäubers in mehrere lange
Flammen zerlegt werden. Hierbei wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß die NO-Bildung bei langen Flammen gegenüber
kurzen Flammen verringert werden kann.
Es sind auch bereits Y-Zerstauber bekannt, bei denen
sich große und kleine Austrittsbohrungen in regelmäßigen Abstanden abwechseln bzw. bei denen eine Düsenhälfte
große und die andere Düsenhälfte kleine Austrittsbohrungen aufweist. Durch die Anordnung der Austrittsbohrungen
werden brennstoffreiche und brennstoffarme Verbrennungszonen
gebildet. In der Zone mit BrennstoffÜberangebot
werden die entstandenen Stickoxide zu molekularem Stickstoff reduziert.
Alle vorstehend beschriebenen Zerstäuber werden sowohl auf der Brennstoff- (Heizöl) als auf der Zerstäubermediumseite
mit hohen Drücken betrieben, die je nach Durchsatz und Arbeitsbereich zwischen 8 und 20 bar bei Vollast
liegen. Aufgrund dieser hohen Drücke ergeben sich auch noch im Düsenaustrittsquerschnitt relativ hohe Überdrücke,
so daß die Entspannung auf Feuerraumdruck explosionsartig direkt hinter dem Mündungsaustritt erfolgt. Hierdurch
wird eine der Forderungen für N0„-arme Verbrennung, nämlich ein langer Brennstoffeinzelstrahl mindestens
teilweise zunichte gemacht.
Durch eine zweistufige Ausführung der Düsenkombination wird eine klare Trennung zwischen der Zerstäubungsfunktion
- erste Stufe - und Verteilungsfunktion - zweite Stufe - erreicht. Diese Anordnung ermöglicht, beide
Aufgaben (Zerstäuben/Verteilen) in optimaler Weise zu lösen. Bei der bekannten Ausführung des Y-Zerstäubers
mit unterschiedlich großen Austrittsbohrungen wird dahingegen jedoch, durch die unterschiedlichen Druckverhältnisse
im Mischkanal, die Zerstäubungsgute negativ beeinflußt.
Hierdurch wird das erzeugte Tropfengrössenspektrum zu grösseren Tropfen verschoben, die in der Flamme nicht
mehr vollständig ausbrennen und die Rußemission erhöhen.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Zerstäuberdüse für flüssigen Brennstoff, mit der die ΝΟ,,-Emission
gegenüber den bekannten Zerstäubungsvorrichtungen weiter
vermindert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Düsenkombination aus Zerstäuberdüse mit Verteilerkappe gelöst, die besteht aus
a) einer ersten Mischkammer für Zerstäubungsmedium und Brennstoff, in der wenigstens ein Brennstoffstrahl
unter einem Winkel, vorzugsweise einem rechten Winkel, auf wenigstens einen Strahl des
Zerstäubermediums gelenkt wird,
b) einer die erste Mischkammer ausströmseitig begrenzenden
Düse mit vorzugsweise gleichen Bohrungen und
c) einer weiteren Mischkammer, die ausströmseitig durch eine auf die Düse aufgesetzte Verteilerkappe
begrenzt ist, deren eine Hälfte mit großen und deren andere Hälfte mit kleinen Bohrungen versehen
ist.
Die erfindungsgemäße Düsenkombination erfüllt alle bisher
bekannten Voraussetzungen für die NOy-arme Verbrennung in idealer Weise. Im Gegensatz zum Y-Zerstauber mit
Verteilerkappe besitzt die erfindungsgemäße Düsenkombination drei hintereinander geschaltete Entspannungsstufen.
Die erste Entspannung findet beim Eintritt in die erste Mischkammer statt, die zweite beim Eintritt in die zweite
Mischkammer, die dritte Entspannungsstufe findet am Mündungsquerschnitt der Verteilerkappe statt. Dort
herrscht niedrigerer Druck, die Einzelstrahlen bleiben
länger gerichtet. Durch die unterschiedliche Anordnung der Bohrungen auf der Verteilerkappe wird halbseitig
eine brennstoffreiche Verbrennungszone mit reduzierender
Atmosphäre gebildet.
Die erfindungsgemäße Düsenkombination wird anhand der
beiliegenden Figur 1 erläutert. Die Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Düsenkombination im Längsschnitt: Der
Strom des Zerstäubermediums, zugeführt durch das Zentralrohr (1), wird in Teilströme aufgelöst und durch mehrere,
un den Umfang ihres Bodens gleichmäßig verteilte, bevorzugt
zylindrische Bohrungen (2) in eine erste Mischkammer (3) geführt. Der Brennstoff (Heizöl) wird koaxial zum
Zerstäubermedium durch das Mantelrohr (4) zugeführt. Der Brennstoffstrom wird ebenfalls in Teilströme aufgelöst,
die über Eintrittsöffnungen (5) mit der Mischkammer (3) verbunden sind. Die Eintrittsöffnungen für die Brennstoffteilströme
münden im rechten Winkel in die erste Mischkammer ein. Die erste Mischkammer wird aus einem
Bodenteil und einer Düse (6) gebildet. Die Düsenbohrungen
(7) sind gleichförmig und bevorzugt regelmäßig in den Umfang der Düse angeordnet. Das Gemisch aus Zerstäubermedium
und Brennstoff tritt durch die Düsenöffnungen der Düse (6) in eine zweite Mischkammer (8), die durch die
Düse (6) und die aufgesetzte Verteilerkappe (9) gebildet wird. Im Kopf der Verteilerkappe sind halbseitig Bohrungen
unterschiedlicher Größe (10, 11) angeordnet, in einer Hälfte kleinere (10), in der anderen Hälfte größere
Bohrungen (11).
Das Heizöl und das Zerstäubermedium, das in den Zuführrohren (1, 4) z.B. 10 bar hat, entspannt sich über die
öffnungen (2, 5) auf 5 bar in die erste Mischkammer (3), weiter entspannt sich das Heizöl/Zerstäubermediumsgemisch
über die Düsenöffnungen (7) der Düse (6) auf Drücke in der zweiten Mischkammer von beispielsweise
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2,5 bar und durch die öffnungen (10, 11) in der Verteilerkappe
auf Drücke von beispielsweise 1,25 bar, also einem Oberdruck von etwa 0,25 bar. Verteilerkappe und Düse
sind mittels einer Hutmutter (12) am Mantelrohr befestigt.
Figur 2 zeigt eine Ansicht aus Richtung A auf die Figur 1. Man erkennt die regelmäßig um den Umfang angeordneten
kreisförmigen Bohrungen, die halbseitig einen geringeren
Durchmesser aufweisen als in der anderen Hälfte.
Figur 3 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße
Düsenkombination entlang der Linie B-B1.
- Leerseite -
Claims (1)
- 3442U8PatantanspruchDüsenkombination aus Zerstäuberdüse und aufgesetzter Verteilerkappe, dadurch gegekennzeichnet, daß sie besteht ausa) einer ersten Mischkammer für Zerstäubungsmedium und Brennstoff, in der wenigstens ein Brennstoffstrahl unter einem Winkel, vorzugsweise einem rechten Winkel, auf wenigstens einen Strahl des Zerstäubermediums gelenkt wird,b) einer die erste Mischkammer ausströmseitig begrenzenden Düse mit vorzugsweise gleichen Bohrungen undc) einer weiteren Mischkammer, die ausströmseitig durch eine auf die Düse aufgesetzte Verteilerkappe begrenzt ist, deren eine Hälfte mit großen und deren andere Hälfte mit kleinen Bohrungen versehen ist.
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