DK144487B

DK144487B - SPRAYER FOR A BURNER FOR PARTIAL COMBUSTION OF LIQUID CARBON FUEL

Info

Publication number: DK144487B
Application number: DK549778A
Authority: DK
Inventors: J E Vogel; G Staudinger
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1973-06-27
Filing date: 1978-12-05
Publication date: 1982-03-15
Also published as: DK549778A; DK144487C

Description

(19) DANMARK \| i(19) DENMARK \ | in

I® (12) FREMLÆGGELSESSKRIFT <ii> 144487 BI® (12) PUBLICATION <ii> 144487 B

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENETDIRECTORATE OF THE PATENT AND TRADEMARKET SYSTEM

(21) Ansøgning nr. 5497/78 (51) IntCI.3 F 23 0 1 1/2A(21) Application No. 5497/78 (51) IntCI.3 F 23 0 1 1 / 2A

(22) Indleveringsdag 5· ^ec. 1978 (24) Løbedag 25· jun. 1974 (41) Aim. tilgængelig 5· dec. 1978 (44) Fremlagt 15· mar. 1982 (86) International ansøgning nr. “ (86) International indleveringsdag “ (85) Videreførelsesdag - (62) Stamansøgning nr. 3400/74(22) Filing Day 5 · ^ ec. 1978 (24) Race day 25 · Jun. 1974 (41) Aim. available Dec. 5 1978 (44) Posted 15 Mar 1982 (86) International Application No. “(86) International Filing Day” (85) Continuation Day - (62) Master Application No. 3400/74

(30) Prioritet 27- jun. 1973* 7308924, NL(30) Priority 27-Jun. 1973 * 7308924, NL

(71) Ansøger SHELL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ B.V., Haag, NL.(71) Applicant SHELL INTERNATIONAL RESEARCH MAATSCHAPPIJ B.V., The Hague, NL.

(72) Opfinder Jacobus Elso Vogel, NL: Gernot Staudinger, NL.(72) Inventor Jacobus Elso Vogel, NL: Gernot Staudinger, NL.

(74) Fuldmægtig Kontor for Industriel Eneret v. Svend Schønning.(74) Clerk of the Office of Industrial Excellence v. Svend Schønning.

(54) Forstøver til en brænder til partiel forbrænding af væskeformigt, kulstof® holdigt brændsel.(54) Atomizer for a burner for partial combustion of liquid, carbon® containing fuel.

Den foreliggende opfindelse angår en forstøver til en brander til partiel forbrænding af væskeformigt, kulstofholdigt brændsel omfattende et rørformet legeme med en forbindelse til en qq brændselstilførsel under tryk og en vent il spindel, der strækker sig gennem det rørformede legeme, idet den ene ende er forbundet til ^ det rørformede legeme, og den anden er fastgjort til et ventilorgan, 4" som med en konisk form svarende til det rørformede legeme danner j- ^ en ringformet, slidsformet dyse, som har cirkulært tværsnit, og som i sideretningen er begrænset af to overflader med rette paral-2 lelle frembringere.The present invention relates to an atomizer for a burner for the partial combustion of liquid carbonaceous fuel comprising a tubular body having a connection to a pressurized fuel supply and a vent I spindle extending through the tubular body, one end being connected. to the tubular body, and the other is attached to a valve member 4 "which, with a tapered shape corresponding to the tubular body, forms an annular, slotted nozzle having a circular cross-section and which is laterally limited by two surfaces with straight paral-2 small generators.

2 1444872 144487

Forstøveren ifølge opfindelsen kan anvendes som brænder til partiel forbrænding af flydende brændsler, såsom lette eller tunge fraktioner af petroleum, skiferolie eller tjæresandolie eller blandinger af pulveriserede faste kulstofbrændsler, såsom kul, koks, sod og lignit sammen med væsker såsom vand, alkohol eller olie.The atomizer of the invention can be used as a burner for partial combustion of liquid fuels such as light or heavy fractions of petroleum, shale oil or tar sand oil or mixtures of powdered solid carbon fuels such as coal, coke, soot and lignite together with liquids such as water, alcohol or oil.

En sådan brænder kan fx anvendes i forbindelse med fremstilling af en produktgas i en reaktor ved partiel forbrænding.Such a burner can be used, for example, in the production of a product gas in a reactor by partial combustion.

I USA-patentskrifterne nr. 1.903.100 og 2.003.827 er der vist eksempler på kendte dyser til forstøvning af flydende brændsel. Disse dyser er fortrinsvis egnet til ovne, hvori der skal ske en fuldstændig forbrænding og de er udformet således, at det koniske ventilorgan har en konus med en topvinkel i størrelsesordenen 30-50°. Ved sådanne dyser opnås en forholdsvis lang flamme, der sjældent giver problemer med ekstreme temperaturer på dysen på grund af strålevarmen fra ovnen. Ved dyser til partiel forbrænding er vinklen på det koniske ventilorgan ofte større, hvorved der kan opstå vanskeligheder ved at dele af ventilorganet brænder bort på grund af varmen i ovnen og de særlige forhold under fremstilling af produktgas.US Patent Nos. 1,903,100 and 2,003,827 provide examples of known nozzles for liquid fuel atomization. These nozzles are preferably suitable for furnaces in which complete combustion is to take place and they are designed such that the conical valve member has a cone having a top angle of the order of 30-50 °. In such nozzles a relatively long flame is obtained which rarely causes problems with extreme temperatures on the nozzle due to the radiant heat from the furnace. In the case of partial combustion nozzles, the angle of the tapered valve member is often greater, which may cause difficulties in parts of the valve member burning away due to the heat in the furnace and the special conditions during the production of product gas.

Da det ved forstøvere til partiel forbrænding er nødvendigt at der kan forstøves meget store brændstofmængder kan det ofte være vanskeligt at opnå en passende forstøvning også ved reducerede indsprøjtningsmængder, der fx netop er tilstrækkelige til at holde ovnen varm under driftsstandsninger.Since it is necessary for atomizers for partial combustion that very large amounts of fuel can be atomized, it can often be difficult to obtain adequate atomization even at reduced injection rates, which are, for example, just sufficient to keep the furnace warm during operating shutdowns.

Formålet for den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe midler til dannelse af et varmeskjold for ventilorganet og samtidig at angive midler til at holde dysen og ovnen, hvori den er anbragt, varm under midlertidige driftsstandsninger.The object of the present invention is to provide means for forming a heat shield for the valve member and at the same time to provide means for keeping the nozzle and furnace in which it is placed warm during temporary shutdowns.

Dette opnås med en forstøver af den ovenfor angivne art, hvilken forstøver er ejendommelig ved at ventilorganet har et centralt anbragt hjælpe-hvirvelkammermundstykke, som fortrinsvis er tilknyttet en separat brændselskilde.This is achieved with a nebulizer of the above-mentioned type, which is characterized in that the valve means has a centrally located auxiliary vortex nozzle, which is preferably connected to a separate fuel source.

Virkningen af hvirvelkammermundstykket er dobbelt. For det første danner den brændselsstråle, som frembringes af dette mundstykke under brugen, trods den lave kapacitet, når den sammenlignes med den ringformede dyse, et effektivt varmeskjold for endefladen af ventilorganet mod den intense varme, der fremkaldes ved den partielle forbrænding af brændsel, der udstråles fra den ring- 3 144687 formede, slidsformede dyse. Ventilorganets endeflade holdes derfor koldere end den ellers ville være og brænder derfor ikke bort i nogen væsentlig grad. For det andet tilfører hvirvelkammermund-stykket et vist lille tilskud til forstøveren i de tilfælde, hvor brændseltilførsel til dysen med den ringformede slids er aflukket. Herved vil hvirvelkammermundstykket holde den reaktor, hvori den er anbragt, varm under midlertidige standsninger med hensyn til mekanisk eftersyn eller i perioder, hvor der ikke kræves nogen gasfremstilling. På grund af den sidste funktion foretrækkes det, at hvirvelkammermundstykket er tilknyttet en separat brændselskilde.The effect of the vortex chamber nozzle is twofold. First, the fuel jet generated by this nozzle during use, despite its low capacity when compared to the annular nozzle, forms an effective heat shield for the end surface of the valve member against the intense heat produced by the partial combustion of fuel which radiated from the annular slotted nozzle. The end face of the valve member is therefore kept colder than it would otherwise be and therefore does not burn away to any significant degree. Second, the vortex mouthpiece provides a small amount of supplement to the nebulizer in cases where fuel supply to the nozzle with the annular slot is closed. Hereby, the vortex nozzle will keep the reactor in which it is located warm during temporary shutdowns for mechanical overhaul or during periods where no gas production is required. Due to the latter function, it is preferred that the vortex nozzle is associated with a separate fuel source.

Opfindelsen forklares i det følgende i forbindelse med tegningen, som viser en udførelsesform for en forstøver ifølge opfindelsen med et centralt anbragt hjælpehvirvelkammermundstykke.The invention is explained below in connection with the drawing, which shows an embodiment of an atomizer according to the invention with a centrally located auxiliary vortex nozzle.

På tegningen er vist en forstøver med et rørformet legeme 1, hvis boring er betegnet med 2, og med et forstøvningshoved 3 og en hul ventilspindel 4, hvis boring er betegnet med 5. Den ene ende af ventilspindlen er forbundet med et ventilorgan 6, således at dette sammen med enden af det rørformede legeme danner en ringformet, slidsformet dyse 7. Den anden ende af ventilspindlen er forbundet med et brændselstilførselshoved 8 ved et hjælpetilløb 9 for brændsel. Ventilspindlen går igennem forskydningshovedet via en tætsluttende pakning 10 og et tætningshoved 11. Brændselstilførselshovedet er forbundet med et skruelegeme 12 med gevind 13, og det nævnte legeme er på sin side ved hjælp af et gevind 14 forbundet med forstøvningshovedet. Ventilspindlen fastholdes i central stilling indenfor boringen 2 ved hjælp af en styrevinge 17, der også forhindrer ventilspindlen i at dreje sig. Forstøvningshovedet er forsynet med et hovedindløb 15 for brændsel og ventillegemet indeholder et centralt hvirvelkammermundstykke 16. Som vist på tegningen er kanterne ved indgangen til slidsen afrundet og forholdet mellem slidsens længde og bredde er 3:1.The drawing shows an atomizer with a tubular body 1, whose bore is designated 2, and with a spray head 3 and a hollow valve stem 4, whose bore is designated 5. One end of the valve stem is connected to a valve member 6, thus this together with the end of the tubular body forms an annular slotted nozzle 7. The other end of the valve spindle is connected to a fuel supply head 8 at a fuel inlet 9. The valve spindle passes through the shear head via a tightly sealed gasket 10 and a sealing head 11. The fuel supply head is connected to a screw body 12 with thread 13, and said body is in turn connected by a thread 14 to the spray head. The valve stem is held in a central position within the bore 2 by means of a guide vane 17, which also prevents the valve stem from turning. The atomizing head is provided with a main inlet 15 for fuel and the valve body contains a central vortex nozzle 16. As shown in the drawing, the edges at the entrance to the slot are rounded and the length to width ratio of the slot is 3: 1.

Under drift træder der brændsel ind i boringen 2 gennem hovedbrændselstilførslen 15 og forlader det rørformede legeme gennem den ringformede, slidsformede dyse 7. Banen for det brændsel, som udsprøjtes fra dysen, er på tegningen vist med stiplede linier. Slidsebredden varieres under driften ved justering af skruen 12, der tillader ventilspindlen at bevæge sig op og ned indenfor boringen 2 i det rørformede legeme 1. Pakningen 10 og bøsningen 11 144487 4 sikrer, at der ikke fragår brændsel gennem forstøvningshovedet.In operation, fuel enters the bore 2 through the main fuel supply 15 and leaves the tubular body through the annular slotted nozzle 7. The path of the fuel ejected from the nozzle is shown in dotted lines. The slot width is varied during operation by adjusting the screw 12 which allows the valve spindle to move up and down inside the bore 2 of the tubular body 1. The gasket 10 and the bushing 11 ensure that no fuel is released through the spray head.

Der indføres også brændsel i forstøveren under dennes anvendelse igennem en hjælpe-brændselstilførselstilslutning 9 og brændselstilførselshovedet 8, hvilket brændsel løber ned i boringen 5 gennem den hule stang 4, hvorefter brændslet forlader ventilorganet 6 gennem hvirvelkammermundstykket 16. Den bane, der gennemløbes af det udkastede brændsel, er også vist med stiplede linier. Fordelen ved at bruge dette hjælpehvirvelkammer-mundstykke er for det første, at hvis det er ønsket at lukke fuldstændigt for hovedtilførslen, vil den reaktor, i hvilken forstøveren er anbragt, kunne holdes varm af forbrændingen af brændsel, der fremkommer gennem hvirvelkammermundstykket og yderligere, at den brændselsstråle, der dannes af hvirvelkammermundstykket, i høj grad formindsker den varmemængde, der fra hovedflammen stråler tilbage på ventilorganet, hvorfor man ved denne foranstaltning undgår at dette bliver så varmt.Fuel is also introduced into the nebulizer during its use through an auxiliary fuel supply connection 9 and the fuel supply head 8, which fuel runs into the bore 5 through the hollow rod 4, after which the fuel leaves the valve member 6 through the vortex chamber nozzle 16. , are also shown in dotted lines. The advantage of using this auxiliary vortex nozzle is, firstly, that if it is desired to completely shut off the main supply, the reactor in which the nebulizer is located can be kept warm by the combustion of fuel produced through the vortex nozzle and further that the fuel jet generated by the vortex nozzle greatly reduces the amount of heat that radiates back from the main flame onto the valve member, which is why this measure avoids being so hot.