DE853325C

DE853325C - Atomizer burners for liquid fuels

Info

Publication number: DE853325C
Application number: DED6117A
Authority: DE
Inventors: James Fletcher
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Priority date: 1944-01-28
Filing date: 1950-09-26
Publication date: 1952-10-23

Description

Zerstäuberbrenner für flüssige Brennstoffe Die Erfindung betrifft einen Zerstäuberbrenner für flüssige Brennstoffe, bei welchem der flüssige Brennstoff mittels eines expandierenden gasförmigen Stoffes vernebelt und mit Verbrennungsluft gemischt wird, und besteht darin, daß mehrere symmetrisch zueinander angeordnete Zerstäuberkammern vorhanden sind. Sie hat den Zweck, eine gleichmäßige und wirksame Zerstäubung des Brennstoffes bei allen Belastungen zu erzielen.Liquid fuel atomizer burners The invention relates to an atomizing liquid fuel burner in which the liquid fuel atomized by means of an expanding gaseous substance and with combustion air is mixed, and consists in that several arranged symmetrically to each other Spray chambers are present. Its purpose is to be uniform and effective To achieve atomization of the fuel under all loads.

In den Abb. i bis 6 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen lotrechten Axialschnitt durch den mit waagerechter Achse angeordneten Brenner, Abb.2 einen Schnitt in vergrößertem Malistab durch den Brennstoffzerstäuber. Abb.3 die Ansicht von der Feuerseite, Abb. 4 einen Querschnitt nach der Linie a-a der Fig.2 in Richtung auf die Feuerseite zu gesehen, Abb. 5 einen Querschnitt nach derselben Linie von der anderen Seite gesehen, Abb. 6 einen Querschnitt nach der Linie b-b der Abb. 2, Abb.7 einen Schnitt durch die Sprühplatte.In Figs. I to 6 an embodiment of the invention is shown, namely Fig. i shows a vertical axial section through the one with a horizontal axis arranged burner, Fig.2 a section in an enlarged Malistab through the fuel atomizer. Fig.3 the view from the fire side, Fig. 4 a cross section along the line a-a 2 in the direction of the fire side as seen, Fig. 5 shows a cross section the same line seen from the other side, Fig. 6 is a cross-section after the Line b-b of Fig. 2, Fig. 7 a section through the spray plate.

In Abb. i ist der Brenner in Betriebsstellung vor einer kegelstumpfförmigen Brenneröffnung i o in der lotrechten Feuerraumwand 12 dargestellt. Der Brenner hat einen Brennstoffzerstäuber 14, der mit Vorrichtungen zur Mischung der Verbrennungsluft mit dem zerstäubten Brennstoff gleichachsig zur Brenneröffnung io angeordnet ist. Die Luft wird dem Brenner durch einen Kanal 16 zugeführt und durch einen Schaufelring 18 geleitet, der nach innen kegelförmig zuläuft und von einem Mantel 20 mit nach innen vorspringenden Leitflächen 22 gebildet wird. Gegenüber denn Zerstäuberko-pf 14 ist eine Streuplatte 24 angeordnet, welche mit Hilfe von Laschen an einem Tragrohr 26 befestigt ist. Dieses Tragrohr 26 ist axial verstellbar, wodurch die Entfernung der Streuplatte von dem Zerstäuber verändert werden kann. Die Streuplatte 24 hat Öffnungen 28, welche dadurch hergestellt werden, daß aus der Platte trapezförmige Blechteile an drei Kanten ausgestanzt werden, wogegen sie an der vierten nur abgebogen sind. Hierdurch ergibt sich ein Kranz von Leitflächen 30 für die durch die Öffnungen 28 einströmende Verbrennungsluft, mittels dessen diese mit dem versprühten Brennstoff gemischt wird. Die Gesamtluft tritt in den Brenner ein zwischen einer Anzahl von ringförmig angeordneten, miteinander gekuppelten, zur Regelung der Luftmenge dienenden Drehklappen 32, welche in Zapfen 34 und 36 gelagert und mittels des die inneren Zapfen 36 tragenden Ringes 38 verstellbar sind.In Fig. I the burner is in the operating position in front of a frustoconical Burner opening i o is shown in the vertical furnace wall 12. The burner has a fuel atomizer 14 with devices for mixing the combustion air is arranged coaxially with the atomized fuel to the burner opening io. the Air is supplied to the burner through duct 16 and through a vane ring 18, which tapers inwardly in a conical shape and is followed by a jacket 20 inside projecting guide surfaces 22 is formed. Opposite the atomizer head 14 a scattering plate 24 is arranged, which with the help of tabs on a support tube 26 is attached. This support tube 26 is axially adjustable, whereby the distance the diffuser plate can be changed by the atomizer. The spreading plate 24 has Openings 28, which are produced in that trapezoidal from the plate Sheet metal parts are punched out on three edges, whereas on the fourth they are only bent are. This results in a ring of guide surfaces 30 for the openings through the openings 28 incoming combustion air, by means of which this with the sprayed fuel is mixed. The total air enters the burner between a number of arranged in a ring, coupled to one another, used to regulate the amount of air Rotary flaps 32, which are mounted in pins 34 and 36 and by means of the inner Pin 36 carrying ring 38 are adjustable.

Der Zerstäuber 14 hat einen Zuleitungskörper 4o mit Kanälen 42 und 44, welche mit entsprechenden Kanälen in einem Verbindungsstück 46 in Verbindung stehen, in welche die Zuleitungen 48 und 50 für Brennstoff und Zerstäubungsmittel münden. Der Kanal 42 führt den Brennstoff, etwa Mineralöl, Lind der Kanal 44 das Zerstäubungsmittel, etwa Wasserdampf. Der Kanal 42 steht in Verbindung mit einem Ringraum 52 zwischen dem Mantelrohr 54 (vgl. Abb. 2) und einem Innenrohr 56, und der Kanal 44 steht in Verbindung mit dem Innenraum 58 dieses Rohres 56.The atomizer 14 has a feed body 4o with channels 42 and 44, which with corresponding channels in a connecting piece 46 in connection stand, in which the feed lines 48 and 50 for fuel and atomizer flow out. The channel 42 carries the fuel, such as mineral oil, and the channel 44 that Atomizers, such as water vapor. The channel 42 is in communication with one Annular space 52 between the jacket tube 54 (see. Fig. 2) and an inner tube 56, and the channel 44 is in communication with the interior space 58 of this tube 56.

Ein Schlußstück 6o ist an dem feuerseitigen Ende des Rohres 56 mit Hilfe des Gewindes 62 abnehmbar befestigt und an seinem anderen Ende mit einem Flansch 64 versehen, der, in einer Ausnehmung 66 des Mantelrohres 54 liegt.A tail piece 6o is at the fire-side end of the tube 56 with Detachably attached by means of the thread 62 and at its other end with a flange 64 is provided, which lies in a recess 66 of the jacket tube 54.

Die Stirnseite des Sqhlußstückes 6o hat eine ringförmige Vertiefung 68, welche mit Hilfe einer Reihe von über ihren Umfang verteilten Bohrungen 72 mit dem Ringraum 70 verbunden ist, der sich zwischen dem Schlußstück 6o und dem Mantelrohr 54 befindet und eine Fortsetzung des Ringlkanals 52 ist. Das durch diese Kanäle kommende Öl wird durch mehrere Bohrungen 74, welcfle sich ringförmig verteilt in einer Zwischenplatte 78 befinden, einem Ringkanal 76 zugeführt, der auf der anderen Seite in diese Platte eingeschnitten ist. Das Schlußstück 6o hat im Innern eine Kammer 82 von kreisförmigem Querschnitt, welche in offener Verbindung mit dem Rohrinnern 58 steht. Durch eine Reihe kreisförmig verteilter Bohrungen 84 ist der Raum 82 mit dem Innenraum 86 der Zwischenplatte 78 verbunden.The end face of the end piece 6o has an annular recess 68 which is connected to the annular space 70, which is located between the end piece 6o and the jacket tube 54 and is a continuation of the annular duct 52, by means of a series of bores 72 distributed over its circumference. The oil coming through these channels is fed through several bores 74, which are distributed in an annular manner in an intermediate plate 78, to an annular channel 76 which is cut into this plate on the other side. The end piece 6o has inside a chamber 82 of circular cross-section, which is in open communication with the pipe interior 58. The space 82 is connected to the interior space 86 of the intermediate plate 78 through a series of bores 84 distributed in a circle.

Eine Lberwurfmutter 88 ist durch ein Gewinde 9o finit dem Mantelrohr 54 verbunden und hat einen nach innen vorspringenden Flansch 92, der sich gegen eine entsprechende Schulter 94 der Sprühplatte 8o legt. Hierdurch wird die Sprühplatte 8o auf die Zwischenplatte 78 und diese auf das Schlußstück 6o und auf die Stirnfläche des Mantelrohres 54 gepreßt.A union nut 88 is finite to the jacket tube by a thread 9o 54 connected and has an inwardly projecting flange 92 which is against a corresponding shoulder 94 of the spray plate 8o sets. This will make the spray plate 8o on the intermediate plate 78 and this on the tail piece 6o and on the end face of the jacket tube 54 pressed.

Die Sprühplatte 8o ist aus dem vollen gearbeitet und innen ausgebohrt, wodurch kegelförmige Wände entstehen. Die äußere Oberfläche loo ist kegelförmig oder ballig begrenzt. Diese Fläche loo ist ungefähr parallel mit der inneren Begrenzungsfläche 98. Die mittlere äußere Begrenzungsfläche ist eben und senkrecht zur Achse.The spray plate 8o is made from the solid and drilled out inside, creating conical walls. The outer surface loo is conical or crowned. This surface loo is approximately parallel to the inner boundary surface 98. The middle outer boundary surface is flat and perpendicular to the axis.

Die Sprühplatte 8o hat zwei kegelförmig angeordnete Sätze von Bohrungen i o4 und 1o6, welche einander innerhalb der Sprühplatte 8o schneiden, so daß Y-förmige Kanäle entstehen. Die Kanäle 104 gehen durch die Sprühplatte 8o hindurch, und der Mantel des Kegels, auf dem ihre Achsen liegen, erweitert sich von innen nach außen, so daß die Achsen ungefähr senkrecht zu den Flächen 98 und ioo verlaufen. Die Kanäle 1o6 sind von der inneren Stirnwand der Sprühplatte schräg nach innen gebohrt, so daß sie in die Kanäle 1o4 einmünden. Der innere Teil der Kanäle i o4 geht in Bohrungen i o8 von kleinerem Durchmesser über, welche als Zuführungsmittel für den Dampf aus dem Innenraum 86 dienen, während die äußeren Kanäle i o6 mit dem Ringkanal 7 6 für das Ö1 in Verbindung stehen. Durch diese Verteilung der Kanäle wird angestrebt, daß am Austritt der Kanäle 1o8 überall der gleiche Dampfdruck herrscht, so daß eire gleichmäßige Zerstäubung des durch die Kanäle i o6 ausströmenden Öls erzielt wird. Der Querschnitt jedes der Zerstäuberkammern bildenden Kanäle 104 ist etwa gleich der Summe der Querschnitte des Ölkanals 1o6 und des Dampfkanals i o8.The spray plate 8o has two conically arranged sets of bores i o4 and 1o6, which intersect within the spray plate 8o, so that Y-shaped Channels are created. The channels 104 go through the spray plate 8o, and the The mantle of the cone on which its axes lie expands from the inside out, so that the axes are approximately perpendicular to surfaces 98 and 100. The channels 1o6 are drilled obliquely inwards from the inner end wall of the spray plate, see above that they flow into the channels 1o4. The inner part of the channels i o4 goes into bores i o8 of smaller diameter over, which is used as a supply means for the steam serve the interior 86, while the outer channels i o6 with the annular channel 7 6 for connected to the Ö1. Through this distribution of the channels, the aim is to that the same vapor pressure prevails everywhere at the outlet of the channels 1o8, so that eire uniform atomization of the oil flowing out through the channels i o6 is achieved. The cross-section of each of the channels 104 forming the atomizer chambers is approximately the same the sum of the cross-sections of the oil channel 1o6 and the steam channel i o8.

Der Ringkanal 76 kann statt in der Zwischenplatte 78 auch in der Sprühplatte 8o angebracht werden; in manchen Fällen kann auch die Zwischenplatte 78 ganz in Fortfall kommen. Ebenso kann der Ringkanal 68 statt in dem Schlußstück 6o in der Zwischenplatte 78 angeordnet werden oder wenn die Platte 78 fortfällt, in der Sprühplatte 8o.The annular channel 76 can also be attached in the spray plate 8o instead of in the intermediate plate 78; in some cases the intermediate plate 78 can be omitted entirely. Likewise, the annular channel 68 can be arranged in the intermediate plate 78 instead of in the end piece 6o or, if the plate 78 is omitted, in the spray plate 8o.

Der Austritt der Bohrungen 104 kann kegelig aufgeweitet werden, damit der austretende Strahl besser zerstäubt.The exit of the bores 104 can be widened conically so that the exiting jet is better atomized.

Im Betrieb werden die Ströme von Öl und Dampf in den Zerstäuberkammern 104 vollständig gemischt, und die austretenden Strahlen vermischen sich mit der Luft, so daß eine hohe Verbrennungsleistung erzielt wird. Zum Beispiel kann ein Zerstäuber mit Austrittsöffnungen auf einem Kreis von 19 mm Durchmesser und einem Gesamtaüßendurchmesser von 38 mm bis zu gookg/Std. versprühen, während mit einem Durchmesser des Kreises der Sprühöffnungen von 25 mm und einem Gesamtaußendurchmesser von 44 mm eine Leistung bis zu 200o kg/Std. erzielt wird. Der Brenner kann über einen großen Belastungsbereich gleichmäßig betrieben werden. Die Leistung kann durch Regelung der Öl- und der Dampfpressung bis zu einem bestimmten Wert erreicht werden, darüber hinaus durch Regelung der Ölpressung allein. Bei Regelung der öl- als auch d,er Dampfpressung ist es üblich, einen Dampfdruck von i bis 1,5 atü über dem Öldruck zu halten, bis der Öldruck eine Höhe von g atü erreicht. Bei höheren Leistungen, bei welchen mit dem Öldruck allein geregelt wird, ist eine weitere Steigerung des Dampfdrucks nicht mehr notwendig. Bei gleichbleibendem Öldruck ist es möglich, den Brenner mit sehr geringem Öldruck zu betreiben, und zwar mit o,15 atü.In operation, the flows of oil and steam are in the spray chambers 104 completely mixed, and the exiting rays mix with the Air, so that a high combustion efficiency is achieved. For example, a Atomizers with outlets on a circle 19 mm in diameter and one Total outside diameter from 38 mm up to gookg / hour. spray while having a Diameter of the circle of the spray openings of 25 mm and a total outside diameter from 44 mm an output of up to 200o kg / hour. is achieved. The burner can over can be operated evenly over a large load range. The performance can go through Regulation of the oil and steam pressure can be achieved up to a certain value, moreover by regulating the oil pressure alone. When regulating the oil as well d, he steam pressing it is common to have a steam pressure of 1 to 1.5 atü above the oil pressure to hold until the oil pressure reaches g atü. With higher performance, at which is regulated with the oil pressure alone, is a further increase in the steam pressure not necessary anymore. If the oil pressure remains the same, it is possible to use the burner with to operate at a very low oil pressure, at 0.15 atm.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Atomizer burner, in which by means of an expanding gaseous substance, such as water vapor, the liquid fuel, such as mineral oil, is atomized and mixed with combustion air, characterized in that several symmetrically arranged atomizer chambers (1o4) are present, in which the oil with the Steam is brought into contact.

2. Atomizer burner according to claim i, characterized in that the atomizer chambers (io4) are circular-cylindrical There are bores in the atomizer head, the axes of which are generating one with the atomizer axis equiaxed cone, the tip of which lies in the atomizer head.

3. Atomizer burner according to claims i and 2, characterized in that the atomizer chambers ( i o4) through equiaxed cylindrical channels (i o8) with smaller cross-sections are connected to the steam chamber (86) located in the burner head, while the oil channels (i o6) open at an angle from the outside into the atomizer chambers.

4. Atomizer burner according to claims i and 3, characterized in that the cross section of an atomizer chamber (l04) is roughly equal to the sum of the cross-sections of the oil duct (io6) and the steam duct (io8).

5. Atomizer burner according to claims i and 2, characterized in that that the atomizer head by means of a union nut (88) on the: jacket tube (54) is attached.

6. atomizer burner according to claims i and 2, characterized in that that the atomizer head contains only straight, cylindrical channels.

7. Atomizer burner according to claims i and 6, characterized in that the atomizer head consists of three parts, of which the fire-side (8o) the atomizer chambers (to4) with the supply channels (i o6, i o8), the middle (78) has an interior (86) for steam and an annular channel (76) open on the fire side with supply channels (74) for 01, and the outer (6o) supply channels (84) for steam and an annular channel (68) open on the fire side with supply channels (72) for 01 . B.

Atomizer burner according to claims i and 7, characterized in that the three parts (80, 78, 6o) of the atomizer head with flat surfaces lie tightly on top of one another and from the common union nut (88) are pressed together, the outer Part (6o) lays with a collar (64) against the end face of the jacket tube (54).

9. Atomizer burner according to claims i and 8, characterized in that the steam supply pipe (56) is screwed concentrically into the outer part (6o). ok Atomizer burner according to claims i and 2, characterized in that the mixing chambers (i o4) open out on a conical surface (i oo), the generatrix of which intersects the axes of the mixing chambers at right angles. i i. Atomizer burner according to Claims 1 and 2, characterized in that the interior of the spray plate (80) is conical. Referenced publications: German patent specification No. 509251.