DK158320B - Forgasningsoliebraender med en olieforstoevningsanordning - Google Patents

Description

i

DK 158320 B

Opfindelsen angår en oliebrænder af den i krav l's indledning angivne art. En brænder af denne type er f.eks. beskrevet i DE-offentliggørelsesskrift nr. 29 18 416.

Ved denne kendte oliebrænder indsprøjtes den af olie-5 forstøvningsanordningen, især af en trykdyse frembrag te forstøvede og roterende brændstoftåge i forbrændings-systemet. Brændstoftågen blandes herved samtidigt med forbrændingsluft derved, at tågen passerer gennem en opstrøms for forbrændingssystemet beliggende og koncen-10 trisk omkring dyseaksen anbragt cirkulær blænde. Sam men med forbrændingsluften føres brændstoftågen længere ind i forbrændingssystemet. Denne blanding bestående af oliedråber og forbrændingsluft strømmer dernæst ind i et nedstrøms for blænden anbragt blanderør. Ved sin 15 opstrømsende, hvor blanderøret slutter op til blændepla- den, findes der i røret åbninger, gennem hvilke der på grund af brændstof-luftstrømmens injektorvirkning indsuges varm recirkulationsgas, der blandes med brændstof-luftstrømmen og udnyttes til fordampning af brænd-20 s tofdråberne. I den nævnte kendte brænder er strømnings hastigheden i blanderøret større end strømningshastigheden i flammen, så at forbrændingen ikke kan stabilisere sig her. Dette er grunden til, at dråberne i olietågen i dette område kun fordampes ved varmetilførsel.

25 Når blandingsstrømmen bestående af forbrændingsluft og olie forlader blanderøret, retarderes strømningen ved en øgning af tværsnittet. Strømningshastigheden passerer i en vis afstand fra blanderørets udstrømnings-åbning strømningshastigheden i flammen, så at forbræn-30 dingen kan etablere sig her.

Ved passagen af forbrændingsluft-injektorstrålen gennem blænden tilvejebringes en sugepumpeagtig virkning, hvorved der uden for den radiale passage i blanderøret i ringrummet mellem blanderøret og flammerøret nedstrøms 2

DK 158320 B

for blænden frembringes et undertryk. Dette undertryk suger gas bort fra forbrændingens nedstrømsområde. Den nævnte gas er tildels forbrændingsgas efter reaktionen af olie med luft, men tildels endnu gasformig, ufor-5 brændt olie og luft. Alt i alt fås i recirkulationsrum met et blandingsforhold med et mere eller mindre udpræget brændstofoverskud. De høje temperaturer i recirkulationsrummet på f.eks. mellem 870 og 1070 K medfører især i tilfælde af mindre stabile molekylestrukturer 10 af aromatiske carbonhydrider, at disse nedbrydes ("krak- kes"). Hyppige bestanddele af krakningsprodukter er acetylener, der tilmed er tilbøjelige til at polymerisere.

Ud fra acetylenerne opstår meget let sod. Soddannelsen er væsentlig mindre ved ikke-aromatiske carbonhydrider.

15 Forbrændingssystemets opstrøms for blænden beliggende dele såsom den blænden bærende endevæg, selve blænde-holderen og røret til tilførsel af forbrændingsluften køles intensivt af forbrændingsluftstrømmen, der tilnærmelsesvis har omgivelsernes temperatur. Flammerøret 20 og tillige blanderøret er ved de kendte konstruktioner i berøring med endevæggen og/eller med forbrændingslufttilførselsrøret, hvilket indebærer en intensiv varmestrømning fra forbrændingssystemet og dettes konstruktionsdele til rummet til styring af forbrændingsluften 25 og dettes dele. I dette område aftager derfor væggens temperatur i opstrømsretningen. Derudover har oliebræn-derdyser for ydelsesområdet fra ca. 65 kW og opad en for dette forbrændingssystem tiltagende ugunstig forstøvningskarakteristik. Større oliefilmtykkelser og 30 på grund af finforstøvningen nødvendige større trans porttryk og dermed større dråbehastigheder bevirker, at brændstofoverskuddet i blanderørets ydre strømnings-område øges, hvorved arbejdssituationen for brænderne forringes med stigende ydelse.

3

DK 158320 B

Begge disse virkninger medfører, at der på væggene af-lejres sod, som ved yderligere synkende temperatur blandes med udkondenserende, højere kogende bestanddele af fyringsolien. Ved temperaturer omkring 600-700 K 5 begynder dannelsen af oliekul. Aflejringsraten er .proportional med soddannelsesraten i recirkulationsområ det. Dette betyder, at disse aflejringsrater er meget højere ved anvendelse af fyringsolie med en stor andel aromatiske carbonhydrider end ved normale nutidige fy-10 ringsolier. Desuden stiger aflejringsraten med tilta gende brænderydelse. Forsøg ved anvendelse af fyringsolie med en stor andel aromatiske carbonhydrider i et forbrændingssystem af den i det foregående beskrevne kendte art har ved kendte 'konstruktioner medført så 15 store aflejringsrater for sod og oliekul, at recirkulationsåbninger og delvis også blændens gennemstrømningstværsnit efter en relativt kort driftstid af størrelsesordenen 100-200 timer på grund af aflejringer indsnævredes i en sådan grad, at den sodfrie forbræn-20 ding var hindret ganske væsentligt.

Opfindelsen har til formål at reducere dannelsen af sod og oliekul i en forgasningsoliebrænders recirkulationsrum og i området ved blænden, især ved anvendelse af fyringsolie med en meget stor andel af aromatiske 25 carbonhydrider og/eller ved brændstofoverskud i recirku lationsområdet. Dette formål opnås ved det i krav l’s kendetegnende del angivne. Forsøg med brænderen ifølge opfindelsen har vist, at den angivne ændring af kendte brænderkonstruktioner har til følge, at brænderdelene 30 forbliver sodfrie, at delenes temperatur er noget høje re end ved kendte konstruktioner, og at der som bieffekt opnås en mærkbar reduktion af støjniveauet i spildgasrøret.

Ved den kendte teknik kan man som bekendt ved ændring 4

DK 158320 B

af længden af den cylindriske blanderørdel mellem blænden og den radiale passage styre temperaturstigningen i konstruktionsdelene.

På grund af blanderørets cylindriske del opstrøms for 5 den radiale passage fremkommer der i rummet mellem blæn dens rand, blændevæggen og blanderørets væg et dødt rum, der strækker sig hen til den radiale passage, og ind i hvilket der af den gennem blænden indstrømmende drivstråle bestående af forbrændingsluft og olieblan-10 ding indsuges varm recirkulationsgas. Recirkulations- gassens temperatur er højere, så at recirkulationsgassen tændes på grund af det i denne indeholdte brændstofoverskud, når der tilblandes yderligere luft. Denne friskluft tilblandes fra den gennem blænden indstrøm-15 mende forbrændingsluftstråle. Man kan derfor gå ud fra, at der på grund af hastighedsreduktionen i det døde rum mellem blænden og blanderøransatsen dannes en slags vågeflamme, i hvilken en del af brændstoverskudet i recirkulationsgassen forbrændes. Den heraf resulteren-20 de temperaturøgning i recirkulationsgassen medfører efter tilblandingen til forbrændingsluftstrømmen en øgning af drivstrålens temperaturniveau. Drivstrålen øger dels hastigheden, hvormed oliedråberne fordampes, og øger dels konstruktionsdelenes temperatur, især tem-25 peraturen af blanderørdelstykket nedstrøms for den ra diale passage. Herved opnås som sluteffekt, at luft-brændstofstrømmen tændes hurtigere, efter at den har forladt blanderøret. Blandingens øgede tændingsevne på grund af den ved brænderen ifølge opfindelsen opnåe-30 de temperaturøgning medfører en stabilisering af flam mefronten .

Ved det i krav 2 og 3 angivne undgås dels, at der i dødrummet uden for blanderøret dannes aflejringer. Desuden opnås, at det forsatte vægparti på sin opstrøms- 5

DK 158320 B

side i den fremtrukne stilling i mindre grad afkøles af den til blænden strømmende luft, hvorved ligeledes risikoen for dannelsen af belægninger mindskes.

Ved det i krav 4 og 5 angivne opnås, at man kan va.rie-5 re voluminet af dødrummet i blanderøransatsen og på optimal vis tilpasse dette volumen til de pågældende driftsbetingelser ved ændring af afstanden mellem blænden og passagen og af den indre diameter af opstrøms-blanderørdelstykket.

10 Ifølge opfindelsen kan endevæggen på sin opstrømsside være forsynet med et lag af et varmeisolerende materiale. Ved passende valg af isolationsmateriale og det isolerende lags tykkelse kan man indstille en fordelagtig vægtemperatur.

15 I det følgende forklares opfindelsen nærmere ved hjælp af tegningen, hvor fig. 1 skematisk, dels set fra siden og dels i et længdesnit viser en udførelsesform for oliebrænderen ifølge opfindelsen, og 20 fig. 2 skematisk, dels set fra siden og dels i et læng desnit en anden udførelsesform for brænderen.

Den på tegningen viste forgasningsoliebrænder er i sin helhed betegnet med 2 og har et kammer 4, i hvilket der på kendt vis er anbragt et dyserør 8 med en tryk- 25 forstøvningsdyse 6. Fyringsolien tilføres ved hjælp af en oliepumpe 10, der drives af en elektromotor 12, som tillige på kendt vis driver en blæserrotor 14. Oliepumpen 10 transporterer olien via en indstillelig drøv-leventil 16 og en elektromagnetisk aktiveret spærreven- 30 til 18 ind i dyserøret 8 med forstøvningsdysen 6. Blæ- 6

DK 158320 B

serrotoren 14 transporterer forbrændingsluft gennem en luftkanal 20 ind i kammeret 4. I luftkanalen 20 er indskudt en drøvleventil 22 med en ved hjælp af en motor 26 indstillelig luftklap 24. En holder 28 for dyse-5 røret 6 tjener tillige som holder for et tændelektrode-par 30, der er forbundet til en tændtransformator 32.

Ud for forstøvningsdysen 6's munding er anbragt en blæn-deplade 34 med en blændeåbning 36, der er beliggende koaksialt med forstøvningsdysen 6's længdeakse. Ned-10 strøms for blændeåbningen 36 er anbragt et ligeledes med dysens længdeakse koaksialt blanderør 38, der er beliggende koaksialt i et flammerør 42, hvis opstrøms-ende er tæt forbundet med en endevæg 40, der er i ét med blændevæggen 34 og skiller kammeret 4 fra det af 15 flammerøret 42 omgivne forbrændingsrum.

Blændeåbningen 36’s diameter er mindre end blanderøret 38's indre diameter.

I blanderøret 38's væg findes radiale passager 44, hvis opstrøms-afgrænsningskant 46 er beliggende i en afstand 20 fra blændevæggen 34 på mellem 0,1 og 0,6 gange blanderøret 38's indre diameter. De radiale passager 44 har form af slidser med deres største dimension i periferi-el retning. Slidserne er afgrænset mod hinanden ved af blanderørets væg dannede materialebroer 48, der for-25 binder et opstrømsparti 50 af blanderørets væg med et nedstrømsparti 52.

Véd den i fig. 1 viste udførelsesform har blanderørets opstrømsparti 50 samme indre diameter som blanderørets nedstrømsparti 52. Blanderørets opstrømsparti 50 kan 30 dog også have en anden diameter end nedstrømspartiet 52.

Opstrømspartiet 50’s aksiale dimension kan som nævnt 7

DK 158320 B

variere mellem 0,1 og 0,6 gange blanderørets diameter.

Ved at variere opstrømspartiet 50's indre diameter og dets aksiale længde kan man ændre voluminet og de geometriske dimensioner af et af opstrømspartiet 50 afgræn-5 set dødrum 54, der iøvrigt på sin opstrømsside til dels er afgrænset ved blændevæggen 34. Ved ændring af dødrummet 54's dimensioner kan brænderen tilpasses forskellige driftsbetingelser.

Der kan findes en gennem endevæggen ført ionisations- 10 sonde 56, som i flammerøret 42 rager frem til flammezonen og på kendt vis er sluttet til en styreindretning 58, der spærrer ventilen 18, standser motoren 12 og derved afbryder olietilførselen, hvis flammen af en eller anden grund slukkes.

15 Den i fig. 2 viste udførelsesform for oliebrænderen adskiller sig fra den i fig. 1 viste blot ved udformningen af endevæggen 40 og af blanderørets opstrømsparti 50 mellem endevæggen og de radiale passager 44. Analoge dele har samme henvisningsbetegnelser som i fig. 1.

20 Ved udførelsesformen ifølge fig. 2 har blanderørets opstrømsparti 50 en større indre diameter end blanderørets nedstrømsparti 52. Desuden er den radialt uden for blanderørets opstrømsparti beliggende del af endevæggen 40 forsat et sådant stykke i nedstrømsretningen, 25 at dette vægpartis nedstrømsflade er beliggende i sam me radiale plan som de radiale passager 44's opstrømsafgrænsningskant 46. Ved denne foranstaltning undgås dannelsen af et dødrum 60, der ved udførelsesformen ifølge fig. 1 omgiver blanderørets opstrømsparti 50.

30 Endevæggen 40 i fig. 2 har på sin mod kammeret 4 vendende side et varmeisolerende dæklag 62, hvis materiale og tykkelse er valgt således, at endevæggen 40's 8

DK 158320 B

temperatur sikrer en minimal sodaflejring på endevæggen 40.

Også ved den i fig. 2 viste udførelsesform kan selvfølgelig den indre diameter og den aksiale dimension 5 af blanderørets opstrømsparti 50 varieres således, at dødrummet 54's volumen og form er optimalt tilpasset de pågældende driftsbetingelser.

Også ved udførelsesformen ifølge fig. 1 kan endevæggen 40 på sin mod kammeret 4 vendende side være forsy-10 net med et varmeisolerende lag svarende til laget 62 i fig. 2.

Claims (6)

1. Forgasningsoliebrænder (2) med et olieforstøvningsorgan (6, 8), en dette omgivende forbrændingslufttilførsel, en nedstrøms for olieforstøvningsorganets udstrømningsåbning anbragt blænde (34) med en blændeåbning (36), et koaksialt med blændeåbningen og nedstrøms 5 for denne anbragt blanderør (38) med radiale passager (44) beliggende i nærheden af blanderørets opstrømsende, og et hovedsageligt cylindrisk flammerør (42), i hvilket blanderøret (38) er anbragt fritliggende, og hvis opstrømsende er tæt forbundet med en blænden bæ-10 rende endevæg (40) for forbrændingslufttilførselen, kendetegnet ved, at blanderøret (38) har et umiddelbart op til blænden (34, 36) stødende opstrømsparti (50) med en ubrudt rørvæg, at de radiale passager (44) støder op til dette blanderørparti (50), 15 og at det nævnte blanderørpartis (50) aksiale dimension fra blænden (34, 36) til de radiale passager (44) er mellem 0,1 og 0,6 gange blanderørets diameter.

2. Oliebrænder ifølge krav 1, kendetegnet ved, at endevæggens (40) parti mellem blanderøret (38) 20 og flammerøret (42) er forsat i nedstrømsretningen i forhold til blænden (34, 36).

3. Oliebrænder ifølge krav 1, kendetegnet ved, at endevæggens (40) forsatte parti er beliggende i samme radiale plan som de radiale passagers (44) op-25 strøms-afgrænsningskanter (46).

4. Oliebrænder ifølge krav 1, 2 eller 3, k ende-tegnet ved, at blanderørets (38) opstrømsparti (50) mellem blænden (34, 36) og de radiale passager (44) har en indre diameter, der afviger fra den 30 indre DK 158320 B ία diameter af et nedstrøms for de radiale passager (44) beliggende blanderørparti (52).

5. Oliebrænder ifølge krav 4, kendetegnet ved, at den indre diameter af blanderørets opstrøms- 5 parti (50) mellem blænden (34, 36) og de radiale passager (44) er større end den indre diameter af blanderørets nedstrøms for passagerne (44) beliggende resterende parti (52).

6. Oliebrænder ifølge et hvilket som helst af kravene 10 1-5, kendetegnet ved, at endevæggen (40) på sin opstrømsside, der vender mod et forstøvnings-organet indeholdende kammer (4), har et dæklag (62) af et varmeisolerende materiale.