DK163603B - Indretning til aktivering af forbraendingsprocessen - Google Patents

Description

DK 163603 B

i

Opfindelsen angår en indretning til aktivering af forbrændingsprocessen, navnlig med henblik på forhøjelse af den procentuelle CO^-andel og reducering af sodtallet, i med fast, flydende eller gasformigt brændsel 5 drevne forbrændingsanlæg, med en delvis vandfyldt beholder, i hvis indre der indrager mindst et til en trykga-skilde sluttet blæserør, som strækker sig praktisk taget ind i nærheden af beholderens bund, hvorhos der mellem beholderen og et brænderrum er indkoblet et styreapparat 1 o for den fra vandbeholderen til brænderrummet strømmende fugtige luft, hvilket apparat delvis er fyldt med en puffervæske, som skal gennemstrømmes af den fugtige luft.

Når der i sammenhængen med forbrændingsanlæg øn-15 skes en forbedring af forbrændingskvaliteten, skal der i første række ske en nedsættelse af brændstofforbruget og dermed en tilsvarende energibesparelse. Ud over dette aspekt skal der imidlertid i moderne anlæg også tages hensyn til teknisk praktiske synspunkter såsom en lette-.20 re og bedre rensning af fyringskedel og brændkamre for sod og afsætninger, en optimering af energiudvekslings-og ydelsesgraden, opnåelse af en gunstigere virkningsgrad for forbrændingsanlægget ved ændring af flammegeometrien, nedsættelse af emissionen af røggasser og 25 faste partikler samt fjernelse af mulige korrosionsårsager. De hidtil kendte foranstaltninger og indretninger til forbedring af disse proces- og anlægskomponenter er i almindelighed forbundet med høje investeringer, hvilket står i vejen for en udbredt anvendelse.

30 Fra EP-offentliggørrelsesskrift nr. 50 258 kendes en forbrændingskatalysator, hvor der mellem en vandbeholder og en brænderzone er anbragt en reguleringsindretning. Dette medfører under drift den ulempe, at de trykbølger, som optræder ved tænding af brændstoffet, og 35 omkobling fra et trin til et andet forplanter sig til puffervæskefyldningen i reguleringsindretningen, således at puffervæsken når ind i vandbeholderen.

DK 163603 B

2

Fra DE-A 23 59 414 kendes en indretning til indføring af damp i brændstoftilførselssystemet for en forbrændingsmaskine, hvorved virkningsgraden i brændstofforbrændingen er søgt forbedret, og emissionen af skade-5 lige stoffer nedsat. Ved denne kendte indretning til-' føres den i en beholder frembragte damp gennem en med en hulhed udformet tomgangsindstillingsskrue i forbrændingsmaskinens forgasningsindretning. Til sikring mod en uønsket tilbagestrømning eller mod fejltændingstilbage-10 virkning fra forgasningsindretningen er der i et endeafsnit af tomgangsindstillingsskruen anbragt en kugle-kontraventil, hvis ventilkugle alene kan styres af gasstrømmen. Et sådant kontraventilsystem har kun en ringe sikkerhedsværdi og er derfor ikke egnet til anvendelse i 15 fyringsanlæg.

Opgaven for opfindelsen består navnlig i anvisning af foranstaltninger, som under undgåelse af ulemperne ved kendte indretninger af ovennævnte art muliggør en samlet forbedret aktivering af forbrændingsprocessen 20 og samtidig en optimering af driftsikkerheden.

Den ved opfindelsen tilvejebragte løsning på denne opgave er angivet i krav l's kendetegnende del. Yderligere træk og udførelsesformer for opfindelsen fremgår af de efterfølgende patentkrav.

25 Med indretningen ifølge opfindelsen erstattes den til forbrændingsanlæggets brænder nødvendige forbrændingsluft af en blanding af den sædvanligvis anvendte omgivelsesluft og luft, som er aktiveret ved hjælp af indretningen ifølge opfindelsen. Ved undersøgelse af 30 røggasserne ved udgangen af en fyringskedel er fastslået, at denne aktivering eller berigelse af den totalt tilførte forbrændingsluft bevirker en betydelig nedsættelse af brændstofforbruget ved en sammenlignelig høj udgangsydelse. Med hensyn til forbrændingsprocessen har 35 det vist sig, at det sædvanlige luftoverskud formindskes, hvorved den fyringstekniske virkningsgrad forhøjes

DK 163603 B

3 og kan stabiliseres. Allerede efter 200-300 brænderdriftstimer for en hidtil på sædvanlig måde drevet kedel kan der ved tilkoblet berigelse iagttages en betragtelig selvrensningseffekt i brændkammeret, således at de sæd-5 vanligvis optrædende afsætninger af sod og forbrændingsprodukter praktisk taget var forsvundet. I stedet opnåedes et fint hvidt lag, som uden videre lader sig fjerne med en børste, hvorved der også opnås en afgørende vedligeholdelsesteknisk fordel.

10 Ud fra miljøhensyn er en sænkning af luftover skuddet af betydning, da den medfører en formindskelse af den til atmosfæren afgivne røggasmasse og dermed en reduktion af de af røggasserne betingede varmetab. Den samlede forbrænding foregår med tilnærmelsesvis støkio-15 metrisk luftforhold.

Gennem den med indretningen ifølge opfindelsen opnåede selvrensningseffekt for brændkammeret og røggasaftrækkene forbedres endvidere tilstanden af varmeudvekslingsoverfladen mellem energibæreren og brændkamme-20 ret, hvorved fyringskedlens virkningsgrad som energiomsætter forhøjes, og primærenergibehovet nedsættes.

Ved anvendelse af indretningen ifølge opfindelsen forhøjes yderligere flammetemperaturen, flammens udstrækning bliver kortere, og den kemiske struktur af 25 forbrændingsluftens oxygenbærer ændres. Sammenlagt er formindskelsen af mængden af skadelige stoffer ved anvendelse af indretningen ifølge opfindelsen i fyringsanlæg af størrelsesordenen 15-25% med en tilsvarende nedsættelse af NOx-afgivelsen. Som følge af det nedsatte 30 brændstofforbrug nedsættes også afgivelsen af SO^ tilsvarende.

Det har yderligere vist sig, at anvendelsen af indretningen ifølge opfindelsen i fyringsanlæg er forbundet med en vis afhængighed af udetemperaturen for en 35 bygning, som skal opvarmes, nærmere bestemt således at der ved lave udetemperaturer optræder en tilsvarende

DK 163603 B

4 forøget forbrugssænkning. Dette fænomen kan forklares dels ved den forhøjede flammetemperatur, dels ved selvrensningen af brændkammeret, som forbedrer energiomsætningen mellem brændkammer og energibærervæske. Det lader 5 sig empirisk konstatere, at kombinationen af disse to virkninger har ført til, at de ved fyringskedeltermostater indstillede ønskeværdier hurtigere opnås end ved frakobling af indretningen ifølge opfindelsen. Herigennem forkortes brænderens driftstid, og indkoblingshyp-10 pigheden forhøj es. De iagttagne virkninger kan sammenlignes med en kunstig ydelsesforhøjelse for brænderen på samme måde, som det er tilfældet ved overskridelse af den maksimale brændstoftilførsel. Indretningen ifølge opfindelsen muliggør således en samlet reduktion af sty-15 ringen af brændstoftilførslen og fremfor alt en nedsættelse af den minimale brændstoftilførsel.

Det i indretningen ifølge opfindelsen indgående styreapparat er i sin helhed enkelt opbygget og allerede derigennem i høj grad driftsikkert. En ved en hvilken 20 som helst driftforstyrrelse nødvendigvis forårsaget niveauændring for puffervæsken fører til omgående standsning af brænderen, således at anvendelse af indretningen ifølge opfindelsen i praksis kan anses som risikofri .

I det følgende beskrives et udførelseseksempel 25 for indretningen ifølge opfindelsen under henvisning til medfølgende tegning.

Fig 1 viser et skematisk snitbillede af en indretning ifølge opfindelsen, fig. 2 et forstørret udsnit af indretningen med 30 to blæserør, ligeledes i snit, og fig. 3 illustrerer indretningens virkemåde ved hjælp af et diagram, som viser CO^-indholdet i røggassen i afhængighed af sodtallet efter Bacharach.

I fig. 1 er en beholder 4 over en ledning la 35 forbundet med en luftpumpe 1, som gennem et eller flere rør 2 pumper trykluft ind i en i beholderen 4 indeholdt væske 3. Væsken 3 udfylder kun delvis beholder-

DK 163603 B

5 rummet, således at der oven over væskestanden tilbagestår et luftrum 3a.

Beholderen 4's øverste afsnit rummer et trykudligningskammer 5, som af en skillevæg T er adskilt 5 fra et yderligere delvis med olie 7 fyldt kammer 8.

Et i skillevæggen T anbragt rør 6, som forbinder de to kamre 5 og 8, tjener til luftgennemgang og udøver herved en art støddæmperfunktion.

Kammeret 8 er forbundet med brænderen il over 10 en ledning 9, som udmunder i brænderen 11's lufttil-sugningsstuds 10.

Ved hjælp af luftpumpen 1 pumpes luft gennem et eller flere rør 2 til den aktive væske 3 i beholderen 4.

15 Den ved gennemstrømning gennem væsken aktiverede luft presses derefter gennem trykudligningskammeret 5 og røret 6, som har lille diameter og udøver en støddæmperfunktion .

Efter gennemstrømning af olien 7 og det andet 20 kammer 8 indblandes den aktiverede luft ved hjælp af forbindelsesslangen 9 i tilsugningsluften 10 til brænderen 11.

Til funktionssikringen er en elektronikkoblingskreds monteret på en plade 12 med højdeindstilling 13.

25 Niveaukontrollen sker ved hjælp af sensorer 14 med ultralyd, lys, infrarød stråling osv.

Ved en lækage eller udfald af luftpumpen 1 sker der en udligning af oliestanden i kamrene 5 og 8, idet olien 7 gennem røret 6 strømmer ind i trykudlig-30 ningskammeret 5. Den herved aftagende tæthed registreres af sensorerne 14; den med disse forbundne elektronik 12 frakobler over et relæ 15 og brænderstyringen 16 brænderen li.

På siden af beholderen 4 findes en indfyld-35 ningsstuds 17, som er fastgjort på en niveaukontrol 18.

Nederst på tanken er anbragt en aftapningshane 19.

DK 163603 B

6

Indretningen egner sig til aktivering af forbrændingsprocessen i fyringsanlæg til forbrænding af fossile brændsler som olie, gas, kul samt træ m.v., men også i Otto- og dieselmotorer. Der opnås hermed en praktisk 5 taget fuldstændig forbrænding af kulbrinterne og et stærkt reduceret sodtal.

Beholderen 4's vandfyldning indeholder destilleret vand med 2-12 rumfangsprocent, fortrinsvis 5% methyl alkohol .

10 Forsøg har vist, at indretningen medfører en overraskende tændingsfremskyndelse i forbindelse med en fuldstændig forbrænding af kulbrinterne.

Aktivatorens virkning på olie-, gas- og kulforbrændingen kan sammenfattes som følger: 15 - Der opnås mulighed for at drive fyringsanlægget uden luftoverskud.

- Selvrensning af kedlen.

- Forøgelse af den fyringstekniske virkningsgrad.

- Forøgelse af kedelvirkningsgraden.

20 - Mulighed for at drive overdimensionerede anlæg i dellastområder uden forhøjelse af røggastabene, hvilket medfører en forøgelse af årsvirkningsgraden.

- Reduktion af røggasmassen.

- Reduktion af svovlsyremængden (H^SO^), dvs.

25 forlængelse af kedlens levetid.

- Reduktion af nitrogenoxidmængden.

- Reduktion af carbonmonoxidmængden.

Fig. 3 viser røggassens CO^-indhold i afhængighed af sodtallet efter Bacharach ved et oliefyringsanlæg, 30 som var udstyret med en udførelsesform for indretningen ifølge opfindelsen.

Eksempel

Oliefyring med fyringsolie EL

35 CO maksimum 15,3 volumenprocent 2

Minimumsluftbehov 14,5 kg/kg B

Claims (5)

1. Indretning til aktivering af forbrændingspro-20 cessen, navnlig med henblik på forhøjelse af den procentuelle CO -andel og reducering af sodtallet, i med fast, 2 flydende eller gasformigt brændsel drevne forbrændingsanlæg, med en delvis vandfyldt beholder (4), i hvis indre der indrager mindst et til en trykgaskilde sluttet 25 blæserør (2), som strækker sig praktisk taget ind i nærheden af beholderens bund, hvorhos der mellem beholderen (4) og et brænderrum er indkoblet et styreapparat for den fra vandbeholderen til brænderrummet strømmende fugtige luft, hvilket apparat delvis er fyldt med en puf-30 fervæske, som skal gennemstrømmes af den fugtige luft, kendetegnet ved, at styreapparatet af en vertikal skillevæg er delt i to kamre, hvoraf det ene, med brænderrummet forbundne kammer (8) tildels er fyldt med puffervæsken, medens der i det andet kammer (5) indrager 35 et rør (20), som står i forbindelse med vandbeholderens luftrum, hvorhos de to kamre kun er forbundet gennem en DK 163603 B 8 i skillevæggen anbragt boring (6) med et sådant gennemstrømningstværsnit, at der opnås en støddæmperfunktion.

2. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de to kamre (5, 8) i styreapparatet har 5. det væsentlige kasseformet tværsnit og en fælles kammerbund samt et fælles kammerloft, at den til brænderrummet førende ledningstilslutning (9) fra det ene kammer (8) er anbragt ved kammerloftet, at det gennem kammerbunden i det andet kammer (5) førte rør (20) ender i 10 kort afstand fra kammerloftet, at boringen (6) er udformet i den vertikale skillevæg (T) i nærheden af kammerbunden, og at fyldningsstanden for puffervæsken ved ikke idriftsat, men til drift forberedt indretning er udlignet i de to kamre over boringens (6) åbningstværsnit og 15 under drift stiger til et forudbestemt niveau i kammeret (8) afhængigt af de ændrede trykforhold i de to kamre (5, 8).

3. Indretning ifølge krav l, kendetegnet ved, at styreapparatet er forsynet med en ni- 20 veaukontrol (14) til overvågning af fyldningsgraden i det ene kammer (8).

4. Indretning ifølge krav 3, kendetegnet ved, at der som puffervæske anvendes olie, og at niveaukontrollen arbejder på basis af ultralyd-, infra- 25 rød- eller lysstråler og omfatter en med brænderstyringen (16) for brænderrummet forbundet sikkerhedsfrakob-1ingsindretning (14, 15).

5. Indretning ifølge et af kravene 1-4, kendetegnet ved, at vandfyldningen i beholderen 30 omfatter destilleret vand med 2-12%, fortrinsvis omkring 5%, methylalkohol.