DE3815311A1 - Mixing device for oil burners - Google Patents

Mixing device for oil burners

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DE3815311A1 DE19883815311 DE3815311A DE3815311A1 DE 3815311 A1 DE3815311 A1 DE 3815311A1 DE 19883815311 DE19883815311 DE 19883815311 DE 3815311 A DE3815311 A DE 3815311A DE 3815311 A1 DE3815311 A1 DE 3815311A1
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/40—Mixing tubes or chambers; Burner heads
    • F23D11/406—Flame stabilising means, e.g. flame holders

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Abstract

The invention relates to a mixing device for oil burners, consisting of a mixing pipe as passage for the combustion air, which pipe tapers conically at its front end, and of a baffle plate which is arranged in the mixing pipe in the region of the conical taper, is fixed to the central penstock and with the latter is axially displaceable in the mixing pipe, the baffle plate consisting of a circular disk with a central opening for introducing the fuel and a first combustion-air proportion, with radial oblique slots for tangentially introducing a second combustion-air proportion, and of a ring at its outer circumference, which ring frontally faces the combustion chamber and between said ring and the inner wall of the mixing pipe a third combustion-air proportion can be lead into the combustion chamber. The invention makes provision for there to be arranged at a short distance behind the circular disk a covering disk of smaller diameter, which has a central opening whose diameter is smaller than that of the first circular disk and which is closed by the nozzle head on its rear side, for a plurality of passages to be arranged in the first circular disk close to the outer circumference, and for swirl generators for swirling the third combustion-air component to be provided.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mischeinrichtung für Öl­ brenner, bestehend aus einem Mischrohr als Durchlaß für die Ver­ brennungsluft, das sich an seinem vorderen Ende konisch verjüngt, und aus einer im Mischrohr im Bereich der konischen Verjüngung angeordneten Stauscheibe, die am zentralen Düsenstock befestigt ist und mit diesem axial im Mischrohr verschiebbar ist, wobei die Stauscheibe aus einer kreisförmigen Scheibe mit einer zentralen Öffnung zur Einführung des Brennstoffs und eines ersten Teils der Verbrennungsluft in den Verbrennungsraum, mit radialen Schräg­ schlitzen zur tangentialen Einführung eines zweiten Teils der Verbrennungsluft in den Verbrennungsraum, und aus einem stirnsei­ tig zum Verbrennungsraum weisenden Ring an ihrem Außenumfang be­ steht, zwischen dem und der Innenwand des Mischrohrs ein dritter Teil der Verbrennungsluft in den Verbrennungsraum einleitbar ist.The invention relates to a mixing device for oil burner, consisting of a mixing tube as a passage for the Ver combustion air, which tapers conically at its front end, and from one in the mixing tube in the area of the conical taper arranged baffle plate, which is attached to the central nozzle assembly is and with this axially displaceable in the mixing tube, the Baffle plate made of a circular disc with a central one Opening for the introduction of the fuel and a first part of the Combustion air in the combustion chamber, with radial inclination slots for the tangential introduction of a second part of the Combustion air into the combustion chamber, and from a forehead on the outer circumference facing the combustion chamber stands between the and the inner wall of the mixing tube a third Part of the combustion air can be introduced into the combustion chamber.

Einen solchen Aufbau weisen praktisch alle heute in Ölbrennern verwendeten Mischeinrichtungen auf. Die Anordnung der Stauscheibe im Verbrennungsluftstrom dient dem Zweck, im Bereich der Flamme eine gute Durchmischung von Brennstoff und Luft und damit eine möglichst vollkommene Verbrennung des Brennstoffs zu erreichen. Diese Durchmischung wird einerseits durch den tangen­ tial durch die radialen Schrägschlitze eingeführten Verbrennungs­ luftanteil und andererseits durch einen sich hinter der Stau­ scheibe ausbildenden Unterdruck gefördert, durch den Verbrennungs­ gase und darin noch enthaltene unverbrannte Brennstoffteilchen zur Flammenwurzel zurückgeführt werden.Practically all of them have such a structure today Oil burners used mixing devices. The arrangement of the Baffle plate in the combustion air flow serves the purpose in the area the flame has a good mixture of fuel and air and the most complete possible combustion of the fuel to reach. This mixing is on the one hand by the tang tial combustion introduced through the radial oblique slots share of air and on the other hand through a behind the traffic jam disc-forming negative pressure promoted by the combustion gases and unburned fuel particles still contained therein be returned to the flame root.

Die verschiebbare Anordnung des Düsenstocks mit der Stauscheibe ist deshalb erforderlich, weil die Brenner in der Regel für einen Leistungsbereich ausgelegt werden und erst bei der Installation die Einstellung auf die bereitzustellende Wärme­ leistung und die jeweilige Kesselausbildung erfolgt, d. h. es wird die für die geforderte Wärmeleistung benötigte Brennstoffdüse eingebaut und dementsprechend durch Verschieben des Düsenstocks die entsprechende Luftmenge eingestellt, die den Zwischenraum zwischen dem Stauscheibenring und dem Mischrohr durchströmen muß.The sliding arrangement of the nozzle assembly with the Baffle plate is necessary because the burner in the Usually designed for a performance range and only at the setting to the heat to be provided performance and the respective boiler training takes place, d. H. it will  the fuel nozzle required for the required heat output installed and accordingly by moving the nozzle assembly set the appropriate amount of air that the gap must flow between the baffle plate ring and the mixing tube.

Diese Mischeinrichtung hat sich in der Praxis bewährt, jedoch hat sich gezeigt, daß mit der beschriebenen herkömmlichen Bauart die neueren strengen Forderungen hinsichtlich der Schad­ stoffbegrenzung der Abgase nur mit geringem Sicherheitsabstand erfüllbar sind.This mixing device has proven itself in practice however, it has been shown that with the conventional described Build the newer stringent requirements regarding the harmful Exhaust gas limits only with a small safety distance are achievable.

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, eine Mischeinrichtung der eingangs beschriebenen Art so auszuge­ stalten, daß die Schadstoffe im Abgas, insbesondere der NO x - Gehalt, wesentlich vermindert werden und der feuerungstechnische Wirkungsgrad verbessert wird.The invention is therefore based on the object to design a mixing device of the type described in such a way that the pollutants in the exhaust gas, in particular the NO x content, are substantially reduced and the combustion efficiency is improved.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in geringem Abstand hinter der kreisförmigen Scheibe eine im Durchmesser kleinere Abdeckscheibe angeordnet ist, die eine zentrale Öffnung besitzt, deren Durchmesser kleiner als der der ersten kreisförmigen Scheibe ist, und die auf ihrer Rückseite vom Düsenkopf verschlossen ist, daß nahe dem äußeren Umfang in der kreisförmigen Scheibe mehrere Durchlässe angebracht sind, und daß Drallerzeuger zur Verdrallung des Verbrennungsluftanteils vorgesehen sind, der zwischen dem Mischrohr und dem Ring der Stauscheibe in den Verbrennungsraum eintritt.The object is achieved according to the invention solved that at a short distance behind the circular disc a smaller diameter cover plate is arranged, the has a central opening whose diameter is smaller than that is the first circular disc, and the one on its back is closed by the nozzle head that in near the outer circumference several passages are attached to the circular disk, and that swirl generator for swirling the combustion air portion are provided between the mixing tube and the ring of the Baffle plate enters the combustion chamber.

Durch die Ausbildung und Anordnung der Abdeckscheibe wird zweierlei erreicht. Einerseits wird dadurch, daß ihre zen­ trale Öffnung auf der Rückseite durch den Düsenkopf verschlossen ist, ein Eintreten des ersten Verbrennungsluftanteils in den Verbrennungsraum in axialer Richtung unterbunden. Es verbleibt für den ersten Verbrennungsluftanteil nur der Weg durch den Zwi­ schenraum zwischen den beiden Scheiben und die zentrale Öffnung in der Stauscheibe. Der erste Verbrennungsluftanteil wird dadurch stark verringert, so daß im Bereich der Flammenwurzel ein erhöh­ ter Luftmangel herrscht. Dies bedeutet an dieser Stelle eine ge­ ringere Temperatur der Flamme und dadurch eine Senkung der NO x - Emission. Da der erste Verbrennungsluftanteil radial zwischen Stau- und Abdeckscheibe zuströmt, wird andererseits verhindert, daß sich als Folge der unterstöchiometrischen Verbrennung im zen­ tralen Bereich der Stauscheibe Koks ansetzen kann.The design and arrangement of the cover plate achieve two things. On the one hand, the fact that its central opening on the back is closed by the nozzle head prevents the first combustion air component from entering the combustion chamber in the axial direction. All that remains for the first portion of combustion air is the path through the space between the two panes and the central opening in the baffle plate. The first proportion of combustion air is greatly reduced, so that there is an increased ter lack of air in the area of the flame root. At this point, this means a lower temperature of the flame and thus a reduction in NO x emissions. Since the first proportion of combustion air flows radially between the baffle plate and cover plate, on the other hand it is prevented that coke can accumulate as a result of the substoichiometric combustion in the central area of the baffle plate.

Die Durchlässe nahe dem Umfang der Stauscheibe sind er­ forderlich, um auch im äußeren Bereich der Stauscheibe eine Ver­ schmutzung zu verringern, und um dort wegen des fehlenden zentra­ len Axialimpulses die Mischleistung zu verbessern.The passages near the circumference of the baffle plate are required to also Ver in the outer area of the baffle plate to reduce pollution, and to go there because of the missing center len axial pulse to improve the mixing performance.

Die Verdrallung des dritten Verbrennungsluftanteils schließlich sorgt dafür, daß die Rückströmung verstärkt und da­ durch die Durchmischung von Luft und Brennstoff verbessert wird, und daß außen soviel mehr Luft zugeführt wird, daß der im Bereich der Flammenwurzel vorhandene Luftmangel im hinteren Teil der Flamme kompensiert wird und somit die Verbrennung insgesamt leicht überstöchiometrisch abläuft.The swirl of the third proportion of combustion air finally ensures that the backflow is amplified and there is improved by the mixing of air and fuel, and that so much more air is supplied outside that that in the area lack of air in the rear part of the flame root Flame is compensated and thus the overall combustion is slightly overstoichiometric.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden als Drallerzeuger die normalerweise innen im Mischrohr angebrachten, nach innen weisenden Flügel verwendet, die als Führung für den Ring der Stauscheibe dienen und für die Funktion als Drallerzeu­ ger schraubenförmig verwunden werden.In a further embodiment of the invention are as Swirl generators which are normally installed inside the mixing tube, Inward-facing wing used as a guide for the Serve ring of the baffle plate and for the function as a twist be wound helically.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention is based on one in the Drawing illustrated embodiment explained in more detail. In the drawing shows:

Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung des vorderen Be­ reichs einer Mischeinrichtung und Fig. 1 is a cross-sectional view of the front loading area of a mixing device and

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Rückseite der Stau­ scheibe in Fig. 1. Fig. 2 is a plan view of the rear of the baffle plate in FIG. 1.

Die Mischeinrichtung besteht in üblicher Weise aus einem Mischrohr 1, das an seinem vorderen Ende konisch verjüngt ist, und aus einer Stauscheibe 2, die aus einer kreisförmigen Scheibe 3 und einem an deren Umfang integral angebrachten Ring 4 besteht. In der Scheibe 3 befindet sich eine zentrale Öffnung 5, durch die der Brennstoff und ein erster Verbrennungsluftanteil in den Verbrennungsraum geleitet wird. In der Scheibe 3 sind vier radiale Schrägschlitze 6 vorgesehen, durch die tangential ein zweiter Teil der Verbrennungsluft in den Verbrennungsraum ein­ führbar ist. Ein dritter Teil der Verbrennungsluft schließlich strömt durch den Zwischenraum zwischen dem konischen Bereich des Mischrohrs 1 und dem Ring 4 der Stauscheibe 2 in den Verbren­ nungsraum. Die Stauscheibe 2 ist über Haltearme 7 am Düsenstock 8 befestigt, wobei der Düsenstock 8 mit der Stauscheibe 2 in axia­ ler Richtung verschiebbar ist, wodurch die Größe des Zwischen­ raums zwischen dem Mischrohr 1 und dem Ring 4 veränderbar ist. Der Ring 4 wird dabei durch Flügel 9 geführt, die aus radial von der Innenwand des Mischrohrs 1 nach innen ragenden Blechen beste­ hen.The mixing device consists in the usual way of a mixing tube 1 , which is conically tapered at its front end, and of a baffle plate 2 , which consists of a circular disc 3 and a ring 4 integrally attached to the circumference thereof. In the disc 3 there is a central opening 5 through which the fuel and a first proportion of combustion air are conducted into the combustion chamber. In the disc 3 , four radial oblique slots 6 are provided through which a second part of the combustion air can be guided tangentially into the combustion chamber. Finally, a third part of the combustion air flows through the space between the conical area of the mixing tube 1 and the ring 4 of the baffle plate 2 into the combustion chamber. The baffle plate 2 is attached via holding arms 7 to the nozzle block 8 , the nozzle block 8 with the baffle plate 2 being displaceable in the axial direction, whereby the size of the space between the mixing tube 1 and the ring 4 can be changed. The ring 4 is guided by vanes 9 , the best from radially from the inner wall of the mixing tube 1 inwardly projecting sheets.

Auf der Rückseite der Scheibe 3 ist in geringem Abstand eine Abdeckscheibe 10, z. B. mittels dreier Arme 11 (Fig. 2) befestigt. Die Scheibe 10 besitzt einen wesentlich geringeren Durchmesser als die Scheibe 3, und auch ihre zentrale Öffnung 12 ist wesentlich kleiner als die Öffnung 5 in der Scheibe 3. Der Kopf der Brennerlanze 8 liegt an der Rückseite der Öffnung 12 an, so daß diese praktisch verschlossen ist. Somit ist dem ersten Verbrennungsluftanteil der Weg in axialer Richtung durch die Öffnung 5 versperrt. Statt dessen muß dieser Verbrennungsluftan­ teil durch den schmalen Zwischenraum 13 zwischen den Scheiben 10 und 3 zur Öffnung 5 strömen und ist dadurch erheblich kleiner als wenn die Abdeckscheibe 10 fehlen würde, so daß an der Flammenwur­ zel hinter der Scheibe 3 ein erheblicher Luftmangel vorhanden ist. Dadurch, daß der erste Verbrennungsluftanteil durch den schmalen Zwischenraum 13 zwischen den beiden Scheiben 10 und 3, der beispielsweise nur etwa 2 mm groß ist, strömen muß, verläuft diese Strömung in radialer Richtung, so daß verhindert wird, daß sich als Folge der unterstöchiometrischen Verbrennung im zen­ tralen Bereich der Stauscheibe Koks ansetzen kann.On the back of the disc 3 is a cover 10 , z. B. by means of three arms 11 ( Fig. 2). The disk 10 has a much smaller diameter than the disk 3 , and its central opening 12 is also significantly smaller than the opening 5 in the disk 3 . The head of the burner lance 8 rests on the back of the opening 12 so that it is practically closed. The first combustion air component is thus blocked in the axial direction through the opening 5 . Instead, this part of the combustion air must flow through the narrow space 13 between the panes 10 and 3 to the opening 5 and is therefore considerably smaller than if the cover plate 10 were missing, so that there is a considerable lack of air at the Flammenwur cell behind the pane 3 . Because the first combustion air portion has to flow through the narrow space 13 between the two disks 10 and 3 , which is, for example, only about 2 mm in size, this flow runs in a radial direction, so that the substoichiometric combustion is prevented as a result coke can accumulate in the central area of the baffle plate.

Nahe dem Umfang der Scheibe 3 sind vier Durchlässe 14 vorgesehen, die bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einfache Bohrungen sind, die jeweils um 90° gegeneinander versetzt sind. Die Durchlässe 14 können jedoch auch andere Abmessungen und For­ men haben, und es können gegebenenfalls auch mehr als vier Durch­ lässe vorhanden sein. Diese Durchlässe sorgen dafür, daß auch im äußeren Bereich der Stauscheibe eine Verschmutzung verringert wird, und daß dort eine axiale Luftströmung erfolgt, die im Um­ fangsbereich wegen des fehlenden zentralen Axialimpulses die Mischleistung verbessert und auch im äußeren Bereich der Stau­ scheibe die Verschmutzung verringert.Near the circumference of the disk 3 , four passages 14 are provided, which in the present exemplary embodiment are simple bores, each offset by 90 °. However, the passages 14 may have other dimensions and shapes, and there may also be more than four passages. These passages ensure that contamination is also reduced in the outer region of the baffle plate, and that there is an axial air flow which improves the mixing performance in the peripheral region due to the lack of a central axial pulse and also reduces the contamination in the outer region of the baffle plate.

Während normalerweise bei solchen Mischeinrichtungen der außen an der Stauscheibe vorbeigeführte dritte Verbrennungs­ luftanteil unverdrallt in den Verbrennungsraum eintritt, sieht die Erfindung Drallerzeuger vor, für die die vorhandenen Füh­ rungsflügel 9 ausgenutzt werden können, indem sie schraubenförmig verwunden werden. Durch die Verdrallung wird durch Erhöhung des Unterdrucks die Rückströmung verstärkt, so daß die Durchmischung von Luft und Brennstoff verbessert wird und auch nicht verbrannte Brennstoffteilchen in erhöhtem Maße wieder in den Verbrennungs­ prozeß zurückgeführt werden. Zugleich wird die Menge des dritten Verbrennungsluftanteils so eingestellt, daß im hinteren Bereich der Flamme Luftüberschuß herrscht und damit der Luftmangel im Be­ reich der Flammenwurzel kompensiert wird, so daß insgesamt die Verbrennung überstöchiometrisch abläuft.While normally in such mixing devices the outside of the baffle plate passes third combustion air swirled into the combustion chamber, the invention provides swirl generators for which the existing guide vanes 9 can be used by being wound helically. Due to the swirl, the backflow is increased by increasing the negative pressure, so that the mixing of air and fuel is improved and also unburned fuel particles are returned to the combustion process to an increased extent. At the same time, the amount of the third portion of combustion air is adjusted so that there is excess air in the rear area of the flame and thus the lack of air in the area of the flame root is compensated for, so that the overall combustion takes place overstoichiometrically.

Claims (3)

1. Mischeinrichtung für Ölbrenner, bestehend aus einem Mischrohr als Durchlaß für die Verbrennungsluft, das sich an sei­ nem vorderen Ende konisch verjüngt, und aus einer im Mischrohr im Bereich der konischen Verjüngung angeordneten Stauscheibe, die am zentralen Düsenstock befestigt und mit diesem axial im Mischrohr verschiebbar ist, wobei die Stauscheibe aus einer kreisförmigen Scheibe mit einer zentralen Öffnung zur Einführung des Brenn­ stoffs und eines ersten Teils der Verbrennungsluft in den Ver­ brennungsraum, mit radialen Schrägschlitzen zur tangentialen Ein­ führung eines zweiten Teils der Verbrennungsluft in den Verbren­ nungsraum, und aus einem stirnseitig zum Verbrennungsraum weisen­ den Ring an ihrem Außenumfang besteht, zwischen dem und der In­ nenwand des Mischrohrs ein dritter Teil der Verbrennungsluft in den Verbrennungsraum einleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in geringem Abstand hinter der kreisförmigen Scheibe (3) eine im Durchmesser kleinere Abdeckscheibe (10) angeordnet ist, die eine zentrale Öffnung (12) besitzt, deren Durchmesser kleiner als der der ersten kreisförmigen Scheibe (3) ist, und die auf ihrer Rück­ seite vom Düsenkopf verschlossen ist, daß nahe dem äußeren Umfang in der ersten kreisförmigen Scheibe (3) mehrere Durchlässe (14) angebracht sind, und daß Drallerzeuger (9) zur Verdrallung des Verbrennungsluftanteils vorgesehen sind, der zwischen dem Misch­ rohr (1) und dem Ring (4) der Stauscheibe (2) in den Verbren­ nungsraum tritt. 1. Mixing device for oil burners, consisting of a mixing tube as a passage for the combustion air, which tapers conically at its front end, and a baffle plate arranged in the mixing tube in the area of the conical taper, which is fastened to the central nozzle assembly and axially in the mixing tube is displaceable, the baffle plate consisting of a circular disk with a central opening for introducing the fuel and a first part of the combustion air into the combustion chamber, with radial oblique slots for tangential introduction of a second part of the combustion air into the combustion chamber, and from one face the combustion chamber have the ring on its outer circumference, between which and in the inner wall of the mixing tube a third part of the combustion air can be introduced into the combustion chamber, characterized in that at a short distance behind the circular disc ( 3 ) has a smaller diameter disc ( 10 ) a is arranged, which has a central opening ( 12 ), the diameter of which is smaller than that of the first circular disk ( 3 ), and which is closed on the rear side by the nozzle head, that near the outer circumference in the first circular disk ( 3 ) several passages ( 14 ) are attached, and that swirl generator ( 9 ) are provided for swirling the combustion air, which occurs between the mixing tube ( 1 ) and the ring ( 4 ) of the baffle plate ( 2 ) in the combustion chamber. 2. Mischeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Durchlässe (14) nahe dem Umfang der ersten Scheibe (3) gleichmäßig über den Umfang verteilt sind.2. Mixing device according to claim 1, characterized in that the passages ( 14 ) near the circumference of the first disc ( 3 ) are evenly distributed over the circumference. 3. Mischeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Drallerzeuger im Mischrohr (1) ange­ brachte, nach innen weisende schraubenförmig verwundene Flügel (9) verwendet sind, die als Führung für den Ring (4) der Stau­ scheibe (2) dienen.3. Mixing device according to claim 1 or 2, characterized in that brought as a swirl generator in the mixing tube ( 1 ), inwardly facing helically twisted wings ( 9 ) are used, which serve as a guide for the ring ( 4 ) of the baffle plate ( 2 ) serve.
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