DE3443992A1 - LOW PERFORMANCE BURNER AND METHOD FOR BURNING LIQUID FUELS - Google Patents

LOW PERFORMANCE BURNER AND METHOD FOR BURNING LIQUID FUELS

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DE3443992A1 DE19843443992 DE3443992A DE3443992A1 DE 3443992 A1 DE3443992 A1 DE 3443992A1 DE 19843443992 DE19843443992 DE 19843443992 DE 3443992 A DE3443992 A DE 3443992A DE 3443992 A1 DE3443992 A1 DE 3443992A1
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Friedrich-Johannes 4224 Hünxe Hansen
Friedhelm 7406 Mössingen Salzmann
Hans 4230 Wesel Selig
Hans Günter 4300 Essen Stern
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Deutsche Babcock Werke AG
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Description

Brenner kleiner Leistung und Verfahren zum Verbrennen von flüssigen BrennstoffenSmall power burners and processes for burning liquid fuels

Die Erfindung betrifft einen Brenner kleiner Leistung und ein Verfahren zum Verbrennen flüssiger Brennstoffe mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.The invention relates to a low power burner and a method for burning liquid fuels with the features of the preamble of claim 1.

Ein solcher Brenner ist teilweise aus der DE-PS 26 4 9 bekannt. Dieser Brenner liefert bei einem ausreichenden Luftüberschuß eine gute Vermischung von Brennstoff und Verbrennungsluft, was sich in einer blauen Flamme zeigt. Ein hoher Luftüberschuß ist aber für den Dauerbetrieb nicht zulässig, da der CO?- Wert und damit der feuerungstechnische Wirkungsgrad nicht den Anforderungen entspricht und die überschüssige Luft das Wärmegleichgewicht so stört, daß an der Rückwand die gefürchtete Kondensation auftritt.Such a burner is partially known from DE-PS 26 4 9. With a sufficient excess of air, this burner provides a good mixture of fuel and combustion air, which is reflected in a blue flame. However, a high excess of air is not permitted for continuous operation, since the CO ? - The value and thus the firing efficiency does not meet the requirements and the excess air disturbs the thermal equilibrium in such a way that the dreaded condensation occurs on the rear wall.

Um bei einem solchen Brenner im nahstöchiometrischen Bereich den Brennstoffdampf mit der Frischluft und dem zurückgeführten Rauchgas gut durchzumischen, ohne daß die Injektorwirkung beeinflußt wird, ist gemäß der deutschen Patentanmeldung P 33 46 431. 6 der Mantel des VerdampfertopfesIn order to reduce the fuel vapor with the fresh air and the recirculated air in the near stoichiometric range in such a burner Mixing flue gas thoroughly without influencing the injector effect is according to the German patent application P 33 46 431. 6 the jacket of the evaporator pot

mit in mehreren Reihen über den Umfang verteilten Bohrungen versehen. Auf diese Weise wird erreicht, daß ein Teil des in dem Verdampfertopf entstehenden Brennstoffdampfes vor dem Austritt aus der Austrittsöffnung durch die Bohrungen in feinen Strahlen in den Luftstrom eingegeben wird. Dabei durchdringen sich die Medien unter einem Auftreffwinkel von etwa 90 . Dieser Auftreffwinkel, verstärkt durch die Zentrifugalkraft am Austritt des Verdampfertopfes, bewirkt eine nahezu vollkommene Durchmischung des Brennstoffdampfes mit der Frischluft und dem zirkulierenden Rauchgas. Bei einem solchen Brenner können, wenn er für kleine Leistungen eingesetzt wird, Verschmutzungen des Verdampfertopfes durch Koksbildung auftreten, durch die ein zuverlässiger Betrieb beeinträchtigt wird.provided with holes distributed in several rows over the circumference. In this way it is achieved that part of the fuel vapor produced in the evaporator pot before exiting the outlet opening through the bores is introduced into the air stream in fine jets. The media penetrate each other at an angle of incidence of about 90. This angle of impact, reinforced by the centrifugal force at the outlet of the evaporator pot, causes a almost complete mixing of the fuel vapor with the fresh air and the circulating flue gas. Such a burner can, if it is used for small outputs the evaporator pot will become dirty due to the formation of coke, which ensures reliable operation is affected.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Brenner derart auszubilden, daß ein einwandfreier Betrieb gewährleistet ist.The invention is based on the object of designing the generic burner in such a way that a flawless one Operation is guaranteed.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Brenner durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.In the case of a generic burner, this object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved. Advantageous refinements of the invention are specified in the subclaims.

Durch die Anordnung der Prallplatte wird das rezirkulierende Rauchgas, das noch Restgehalte an Sauerstoff enthält, daran gehindert, in den Verdampfertopf einzutreten. Damit findet die Verdampfung des Brennstoffes in einer weitgehend sauerstofffreien Atmosphäre statt, so daß eine Koksbildung durch eine Teilverbrennung des Brennstoffdampfes vermieden wird. Sofern im rückwärtigen Teil des Brenners die Temperatur des rezirkulierenden Rauchgases nicht oberhalb des Siedeendes des verdampfenden Brennstoffes liegt, muß die Rauchgastemperatur angehoben werden. Das geschieht dadurch, daß eine Teilmenge des Brennstoffdampfes in den Ruckströmungskanal eingegeben und dort verbrannt wird. Insgesamt bleibt durch diese Maßnahmen sowohl der Verdampfertopf als auch der kritische rückwärtige Teil der Aufbereitungszone des Brennstoffes sauber, was einen sichereren Dauerbetrieb und einen schnellen Temperaturanstieg nach dem Brennerstart gewährleistet.Due to the arrangement of the baffle plate, the recirculating flue gas, which still contains residual oxygen, is prevented from entering the evaporator pot. Thus the evaporation of the fuel takes place in a largely oxygen-free atmosphere instead, so that coke formation through partial combustion of the fuel vapor is avoided. Provided that the temperature of the recirculating flue gas in the rear part of the burner is not above the end of the boiling point of the evaporating fuel, the flue gas temperature must be increased. This happens in that a subset of the fuel vapor in the Return flow channel entered and burned there. Overall, these measures keep both the evaporator pot and the critical rear part of the The fuel preparation zone is clean, making it safer Continuous operation and a rapid rise in temperature after the burner has started is guaranteed.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch einen Brenner gemäß der Erfindung.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail below. the The drawing shows a longitudinal section through a burner according to the invention.

Der Brenner weist ein zylindrisches äußeres Brennerrohr 1 auf, in welchem ein zylindrisches inneres Brennerrohr 2 angeordnet ist. Das äußere Brennerrohr 1 ist an dem rückwärtigen Ende durch eine Stirnwand 3 geschlossen, an dieThe burner has a cylindrical outer burner tube 1 in which a cylindrical inner burner tube 2 is arranged. The outer burner tube 1 is closed at the rear end by an end wall 3 to which

sich ein Luftzuführungskasten anschließt. Die Stirnwand ist mit Einlaßöffnungen 4 versehen, durch die Verbrennungsluft aus dem Luftzuführungskasten in eine ringförmige Luftkammer 5 gelangt, die außen von dem inneren Brennerrohr begrenzt ist. Innerhalb des inneren Brennerrohres 2 ist mit einem radialen Abstand ein rotationssymmetrischer Verdampfertopf 6 angeordnet. Der Verdampfertopf 6 weist einen geschlossenen Boden 7 auf, an den sich ein konisch verjüngender Mantel 8 anschließt. Dem Boden 7 des Verdampfertopfes 6 liegt eine Austrittsöffnung 9 gegenüber, die in einem axialen Abstand von der Stirnwand 3 des äußeren Brennerrohres 1 angeordnet ist. In das Innere des Verdampfertopfes 6 münden eine Brennstoffzuführungsleitung und eine Heizspirale 11 hinein. Die Heizspirale 11 ist während des Anfahrens des Brenners eingeschaltet, um eine sofortige Verdampfung des Brennstoffes zu bewirken. Der Verdampfertopf 6 ist mit einer Welle 12 verbunden, an die ein nicht dargestellter Antrieb angreift, über den der Verdampfertopf 6 in Rotation versetzt wird. Auf dem Mantel 8 des Verdampfertopfes 6 ist eine Stauscheibe angeordnet, der ein feststehender Stauring 14 gegenübersteht. an air supply box is connected. The end wall is provided with inlet openings 4 through which the combustion air passes from the air supply box into an annular air chamber 5, the outside of the inner burner tube is limited. A rotationally symmetrical evaporator pot is located within the inner burner tube 2 at a radial distance 6 arranged. The evaporator pot 6 has a closed bottom 7, on which a conically tapering Coat 8 connects. The bottom 7 of the evaporator pot 6 is an outlet opening 9 opposite, which at an axial distance from the end wall 3 of the outer Burner tube 1 is arranged. A fuel supply line opens into the interior of the evaporator pot 6 and a heating coil 11 inside. The heating coil 11 is switched on during start-up of the burner to cause an immediate evaporation of the fuel. The evaporator pot 6 is connected to a shaft 12, attacked by a drive, not shown, by means of which the evaporator pot 6 is set in rotation. on the jacket 8 of the evaporator pot 6 is a baffle plate arranged, which faces a fixed baffle ring 14.

In dem der Stirnwand 3 benachbarten Teil ist zwischen dem Mantel 8 des Verdampfertopfes 6 und dem inneren Brennerrohr 2 ein Injektorkanal 15 gebildet. In den Injektorkanal 15 mündet über einen Luftdurchtrittsspalt 16 die ringförmige Luftkammer 5. Die Brennerrohre 1, 2 sind mit einem radialen Abstand voneinander angeordnet und bilden zwisehen sich einen einseitig offenen Ruckströmungskanal In der Nähe der Stirnwand 3 sind ein oder mehrere Durchtrittsrohre 18 vorgesehen, die die Luftkammer 5 durchdringen und den Rückströmungskanal 17 mit einer inneren Kammer 19 verbinden. Die innere Kammer 19 steht über einen Durchtrittsquerschnitt 20 mit dem Injektorkanal 15 in Verbindung. In the part adjacent to the end wall 3 is between the jacket 8 of the evaporator pot 6 and the inner burner tube 2 an injector channel 15 is formed. The annular gap 16 opens into the injector channel 15 via an air passage gap 16 Air chamber 5. The burner tubes 1, 2 are arranged at a radial distance from one another and form between two a return flow channel open on one side In the vicinity of the end wall 3, one or more passage pipes 18 are provided which penetrate the air chamber 5 and connect the return flow channel 17 to an inner chamber 19. The inner chamber 19 is above a Passage cross-section 20 with the injector channel 15 in connection.

Während des Betriebes des Brenners bildet sich in dem äußeren Brennerrohr 1 eine ringförmige Flamme aus, die den Boden 7 des Verdampfertopfes 6 aufheizt. Der in den Verdampfertopf 6 eingespeiste flüssige Brennstoff verdampft durch die Berührung mit dem Boden 7 und dem vorderen Teil des Mantels 8 und tritt als Brennstoffdampf durch die Austrittsöffnung 9 aus. Durch die Injektorwirkung innerhalb des Injektorkanals 15 wird Rauchgas aus dem äußeren Brennerrohr 1 durch den Rückströmungskanal angesaugt und strömt zusammen mit dem im Verdampfertopf 6 entstehenden Brennstoffdampf und der durch den Luftdurchtrittsspalt 16 austretenden Verbrennungsluft durch den Injektorkanal 15.During operation of the burner, an annular flame forms in the outer burner tube 1, which the bottom 7 of the evaporator pot 6 heats up. The one in the Evaporator pot 6 fed liquid fuel evaporates by contact with the bottom 7 and the front Part of the jacket 8 and emerges as fuel vapor through the outlet opening 9. By the injector effect inside the injector channel 15 is flue gas from the outer burner tube 1 through the return flow channel sucked in and flows together with that in the evaporator pot 6 resulting fuel vapor and through the air passage gap 16 exiting combustion air the injector channel 15.

Zur Verbesserung der Durchmischung von Brennstoffdampf und Verbrennungsluft sind in dem Mantel 8 des Verdampfertopfes 6 mehrere Ausnehmungen angebracht,.die durch Bohrungen oder Schlitze gebildet sind. Die Bohrungen 21 sind in mehreren Reihen über den Umfang des Verdampfertopfes 6 verteilt und in einem Bereich zwischender Austrittsöffnung 9 des Verdampfertopfes 6 und dem Stauring 14 in dem axial durchströmten Teil des Injektorkanals 15 vorgesehen. Durch diese Bohrungen 21 tritt ein Teil des in dem Verdampfertopf 6 erzeugten Brennstoffdampfes aus, bevor die Hauptmenge des Brennstoffdampfes die Austrittsöffnung 9 erreicht hat. Die austretenden Brennstoffdampfstrahlen durchdringen das den Injektorkanal 15 durchströmende Medium.To improve the mixing of fuel vapor and combustion air are in the jacket 8 of the evaporator pot 6 several recesses attached, .which are formed by holes or slots. The holes 21 are in several rows around the circumference of the evaporator pot 6 distributed and in an area between the outlet opening 9 of the evaporator pot 6 and the storage ring 14 in the axially flowed through part of the injector channel 15 is provided. A part of the evaporator pot occurs through these bores 21 6 generated fuel vapor from before the Most of the fuel vapor has reached the outlet opening 9. The escaping fuel vapor jets penetrate the medium flowing through the injector channel 15.

In einem Abstand vor der Austrittsöffnung 9 des Verdampfertopfes 6 ist eine Prallplatte 22 vorgesehen. Die Prallplatte 22 ist von einer Hülse 23 getragen, die die Welle 12 umgibt und mit der Stirnwand 3 verbunden ist. Die Prallplatte 22, deren Durchmesser etwas größer ist als der Durchmesser der Austrittsöffnung 9, ist mit einem zylindrischen Rand 24 versehen. Der Rand 24 der Prall-At a distance in front of the outlet opening 9 of the evaporator pot 6, a baffle plate 22 is provided. The baffle plate 22 is carried by a sleeve 23 which surrounds the shaft 12 and is connected to the end wall 3. the Impact plate 22, the diameter of which is slightly larger than the diameter of the outlet opening 9, is with a cylindrical edge 24 is provided. The edge 24 of the impact

platte 22 umgreift den hinteren Teil des Verdampfertopfes 6 und läßt einen Austrittsspalt 25 für den Austritt des in dem Verdampfertopf 6 verdampfenden Brennstoffes frei.Plate 22 engages around the rear part of the evaporator pot 6 and leaves an outlet gap 25 for the The fuel evaporating in the evaporator pot 6 emerges freely.

Stromaufwärts der Stauscheibe 13 und des Stauringes 14 sind in der Wand des inneren Brennerrohres 2 mehrere Düsen 26 angeordnet, die eine Verbindung zwischen dem Injektorkanal 15 und dem Rückströmungskanal 17 herstellen.Upstream of the baffle 13 and the baffle ring 14 are several in the wall of the inner burner tube 2 Arranged nozzles 26, which establish a connection between the injector channel 15 and the return flow channel 17.

Auf der dem Rückströmungskanal 17 zugewandten Seite geht jede Düse 26 in eine Vertiefung 27 über, die in die Wand des inneren Brennerrohres 2 eingebracht ist. Die Vertiefung 27 weist einen größeren Durchmesser als die Düse 26 auf. Vorzugsweise ist der Durchmesser der Vertiefung 27 um mindestens das Dreifache größer als der Durchmesser der Bohrung 26. Die Vertiefung 27 ist mit einer außen liegenden, scharfen Kante 28 versehen. Der gesamte Querschnitt aller Düsen 26 ist so bemessen, daß ein bestimmter Anteil des durch den Injektorkanal 15 strömenden Gemisches aus Brennstoffdampf, Luft und Rauchgas in den Rückströmungskanal eingebracht wird. Die auf diese Weise abgezweigte Brennstoffmenge macht etwa 2 bis 5 % der gesamten Brennstoffmenge aus.On the side facing the return flow channel 17, each nozzle 26 merges into a recess 27 which is in the wall of the inner burner tube 2 is introduced. The recess 27 has a larger diameter than the nozzle 26 on. Preferably, the diameter of the recess 27 is at least three times larger than the diameter of the Bore 26. The recess 27 is provided with a sharp edge 28 on the outside. The entire cross-section of everyone Nozzles 26 are dimensioned so that a certain proportion of the mixture of fuel vapor, Air and flue gas is introduced into the return flow channel. The amount of fuel diverted in this way makes up about 2 to 5% of the total amount of fuel.

Das durch den Rückströmungskanal 17 angesaugte und in die innere Kammer 19 gelangende Rauchgas trifft auf die Prallplatte 22 auf und wird außen an dem Rand 24 der Prallplatte 22 entlang in den Injektorkanal 15 geführt. Ein Eintritt des Rauchgases in den Verdampfertopf 6 wird auf diese Weise verhindert.The flue gas sucked in through the return flow channel 17 and reaching the inner chamber 19 hits the baffle plate 22 and is guided along the outside of the edge 24 of the baffle plate 22 into the injector channel 15. One entry of the flue gas in the evaporator pot 6 is prevented in this way.

Durch die Rückführung des Rauchgases darf die Temperatur an der Prallplatte 22 nicht unter die Kondensationstemperatur des Brennstoffes sinken. Um das zu verhindern, wird durch die beschriebenen Düsen 26 Brennstoff in den Rückströmungskanal 17 eingebracht und dort verbrannt. DurchAs a result of the return of the flue gas, the temperature at the baffle plate 22 must not fall below the condensation temperature of the fuel decrease. In order to prevent this, fuel is fed into the return flow channel through the nozzles described 17 brought in and burned there. By

diese Verbrennung eines geringen Anteiles des Brennstoffes wird die Temperatur des Rauchgases soweit angehoben, daß eine Kondensation des Brennstoffdampfes an der Prallplatte 22 unterbleibt. Die dazu erforderliche Temperatur beträgt etwa 4500C. Damit bei der geringen Menge an Brennstoff, die in den Ruckströmungskanal 17 eintritt, die Flamme in dem Rauchgasstrom nicht abreißt, wird sie durch die scharfe Kante 28 der Vertiefung 27 stabilisiert.this combustion of a small proportion of the fuel, the temperature of the flue gas is raised to such an extent that condensation of the fuel vapor on the baffle plate 22 does not occur. The required temperature is about 450 0 C. In order for the small amount of fuel entering the jerk flow channel 17, the flame is not interrupted in the flue gas stream, it is stabilized by the sharp edge 28 of the recess 27th

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE :PATENT CLAIMS: Brenner kleiner Leistung zum Verbrennen von flüssigen Brennstoffen mit einem äußeren Brennerrohr (1), das eine rückseitige Stirnwand (3) aufweist und in dem ein aus einem Boden (7) und einem mit Bohrungen (21) versehenen Mantel (8) bestehender rotierender Verdampfertopf (6) angeordnet ist, dessen Austrittsöffnung (9) in einem axialen Abstand zur Stirnwand (3) des äußeren Brennerrohres (1) angeordnet ist und dessen Mantel (8) unter Bildung eines von Luft durchströmten Injektorkanals (15) in einem radialen Abstand von einem durch ein inneres Brennerrohr (2) begrenzten, ringförmigen Ruckströmungskanal (17) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet , daß in einem Abstand vor der Austrittsöffnung (9) des Verdampfertopfes (6) eine Prallplatte (22) angeordnet ist, deren Durchmesser etwa dem Durchmesser der Austrittsöffnung (9) entspricht.Small power burner for burning liquid fuels with an outer burner tube (1), the has a rear end wall (3) and in which one of a base (7) and one with bores (21) provided jacket (8) existing rotating evaporator pot (6) is arranged, whose outlet opening (9) is arranged at an axial distance from the end wall (3) of the outer burner tube (1) and its jacket (8) forming an injector channel (15) through which air flows at a radial distance by an annular return flow channel (17) delimited by an inner burner tube (2) is surrounded, characterized in that at a distance in front of the outlet opening (9) of the evaporator pot (6) a baffle plate (22) is arranged is, the diameter of which corresponds approximately to the diameter of the outlet opening (9). 2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -2. Burner according to claim 1, characterized in that g e k e η η - zeichnet, daß die Prallplatte (22) mit einem Rand (24) versehen ist, der in einem radialen Abstand den Verdampfertopf (6) umgreift.shows that the baffle plate (22) is provided with an edge (24) which is at a radial distance grips around the evaporator pot (6). 3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Wand des inneren Brennerrohres (2) von Düsen (26) durchdrungen ist, die den Injektorkanal (15) und den RuckstrÖmungskanal (17) verbinden und deren gesamter Querschnitt so bemessen ist, daß ein Teil des aus dem Verdampfertopf (6) austretenden Brennstoffdampfes in den Rückströmungskanal (17) eintritt.3. Burner according to claim 1 or 2, characterized in that g e k e η η, that the wall of the inner burner tube (2) of nozzles (26) is penetrated, which the Connect the injector channel (15) and the return flow channel (17) and the entire cross-section of which is dimensioned so that part of it emerges from the evaporator pot (6) Fuel vapor in the return flow channel (17) occurs. . Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Menge des in den Ruckströmungskanal (17) eintretenden Brennstoffdampfes etwa 2 bis 5 % der gesamten Menge des erzeugten Brennstoffdampfes beträgt.. Burner according to Claim 3, characterized in that the amount of the in the return flow channel (17) entering fuel vapor about 2 to 5% of the total amount of fuel vapor generated. 5. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Düse (26) auf der dem Rückströmungskanal (17) zugewandten Seite in eine Vertiefung (27) übergeht, die in die Wand des inneren Brenner·5. Burner according to claim 3, characterized in that each nozzle (26) on the return flow channel (17) facing side merges into a recess (27) which is in the wall of the inner burner rohres (2) eingebracht und mit einer scharfen, außen . liegenden Kante (28) versehen ist.tube (2) introduced and with a sharp, outside . lying edge (28) is provided. 6. Brenner nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η -6. Burner according to claim 5, characterized in that g e k e η η - zeichnet, daß der Durchmesser der Vertiefung (27) mindestens dem dreifachen Wert des Durchmessers der Düsen (26) entspricht.indicates that the diameter of the recess (27) is at least three times the value of the diameter corresponds to the nozzles (26). 7. Verfahren zum Verbrennen von flüssigen Brennstoffen in einem Brenner kleiner Leistung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Temperatur des durch den Rückströmungskanal zurückströmenden Rauchgases durch eine Verbrennung der in den Rückströmungskanal eintretenden Teilmenge des Brennstoffdampfes soweit erhöht wird, daß die Prallplatte auf eine oberhalb des Kondensationspunktes des Brennstoffdampfes liegende Temperatur erwärmt wird und daß der Zutritt von Restsauerstoff aus dem Rauchgas in den Verdampfertopf verhindert wird.7. A method for burning liquid fuels in a low power burner according to the claims 1 to 6, characterized in that the temperature of the flowing back through the return flow channel Flue gas through combustion of the partial amount of the entering the return flow channel Fuel vapor is increased so far that the baffle plate is heated to a temperature above the condensation point of the fuel vapor and that the entry of residual oxygen from the flue gas into the evaporator pot is prevented.
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