EP0598189B1 - Zerstäuber für einen Ölbrenner - Google Patents

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EP0598189B1
EP0598189B1 EP93112693A EP93112693A EP0598189B1 EP 0598189 B1 EP0598189 B1 EP 0598189B1 EP 93112693 A EP93112693 A EP 93112693A EP 93112693 A EP93112693 A EP 93112693A EP 0598189 B1 EP0598189 B1 EP 0598189B1
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bores
outlet
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mixing chamber
outlet bores
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Rolf Oppenberg
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Babcock Kraftwerkstechnik GmbH
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Babcock Omnical Industriekessel GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/04—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge
    • B05B7/0416—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge with arrangements for mixing one gas and one liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F23D11/10—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
    • F23D11/101—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting before the burner outlet
    • F23D11/102—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting before the burner outlet in an internal mixing chamber

Definitions

  • the invention relates to an atomizer for an oil burner the features of the preamble of claim 1.
  • So-called Y atomizing nozzles are used to atomize heating oil used (US-PS 24 80 459), in which Atomizing steam at a constant pressure of about 10 to 11 bar slightly overheated via several nozzle bores from the Atomizer head into the firebox at a certain angle is blown. This atomizing vapor is released before common outlet holes of somewhat larger diameter Y-like associated with the heating oil. It will Heating oil into fine by the expanding atomizing steam Droplets torn.
  • Heating oil known as premix nozzles. With these nozzles the heating oil enters a mixing chamber through a central pipe into the approximately tangential individual holes for guidance flow of steam. The vapor states are comparable to those in the Y nozzle. In the mixing chamber, the heating oil is mixed with the Steam swirls and passes through individual outlet bores at a certain angle into the firebox.
  • WO-A-92/0412 describes an atomizer for atomizing one unspecified liquid known.
  • the atomizer is a first chamber of constant Cross-section formed with the one to be atomized Liquid-carrying line is connected. From this chamber tubes of constant cross section assume that Lead outlet openings. These pipes penetrate a second one chamber formed in the nozzle head with a feed a gaseous atomizing medium is connected. The pipes are there where they are led through the second chamber Provide openings through which the atomizing medium into the Pipes penetrates. The liquid continues to be via channels receiving first chamber 18 with the second chamber for the Atomization medium connected, so that a double atomization is made possible. Because of his education, the well-known Atomizers are more suitable for low-viscosity liquids atomize.
  • the invention has for its object the generic Design atomizers so that the atomization quality for improves the combustion of heavy heating and special oils becomes.
  • the atomizing vapor blown in staggered so that a double atomization takes place once in the mixing chamber and again before the exit from the Y-shaped exit bores the mixing chamber.
  • the staggered blowing can be used according to claim 4 become a part of the atomizing vapor as cooling and Barrier steam between the releasably connected and the parts exposed to very hot gas atmosphere of the combustion chamber on the atomizer head. Through this cooling a Loosening of the pressed parts and thus a Oil leakage prevented.
  • the atomizer shown belongs to a burner Combustion of liquid fuel, especially for Low pollutant combustion of heavy heating or special oil. He consists of two feed lines 1, 2, one of which Supply of the heating oil and the other of the supply of a steam or gaseous atomizing medium such as water vapor or air serves.
  • the two feed lines 1, 2 are of one outer protective tube 3 surrounded by a bottom 4 with a Nozzle head 5 is connected.
  • the nozzle head 5 consists of a Head piece 6, an intermediate plate 7 and a cap 8, the tight abutting against each other by a union nut 9 are connected.
  • the union nut 9 engages with one Internal thread 10 in a mounted on the head piece 6 Male thread.
  • the union nut 9 is with a holding claw 11 provided that with a tightened union nut 9 on one the cap 8 rests on the molded shoulder.
  • the head piece 6 Through the head piece 6 are in One or more through holes 13 are guided in the longitudinal direction, which connect the chamber 12 with an annular space 14 which at the Contact surface between the head piece 6 and the intermediate plate 7 is formed.
  • the supply line 1 carrying the heating oil is passed through the chamber 12 into the head piece 6 and opens into a channel 15 penetrating the head piece 6.
  • the intermediate plate 7 and the cap 8 enclose one Mixing chamber 16, which is centrally located in the intermediate plate 7 attached through opening 17 with the fuel oil leading Channel 15 is connected.
  • the Mixing chamber 16 is provided with a plurality of outlet bores 18 which are guided obliquely through the cap 8.
  • Each exit hole 18 contains two sections of different cross-section, whereby the larger cross section is on the outlet side.
  • the heating oil flowing from the channel 15 into the mixing chamber 16 is through the entering from the inlet holes 19 Atomizing steam swirls and then emerges from the Exit bores 18 out. Before leaving the Outlet bores 18, the heating oil treated in this way atomization steam supplied from the oblique bores 22 atomized once.
  • axial bores 20 and Oblique bores 22 go out of transverse bores 23, which in annular edge recesses 24 end.
  • the edge recesses 24 are on the outside in the intermediate plate 7 and the cap 8th cut. Part of the Atomized steam branched off and in as cooling or barrier steam guided the annular gap between the intermediate plate 7 and Cap 8 of the nozzle head 5 and the union nut 9 and between the cap 8 and the holding claw 11 of the union nut 9 is available.
  • the axes of the Exit bores 18 have a central angle of a °.
  • the outlet holes can also be arranged in groups on two or more circles. The axes form those on the smaller pitch circle lying outlet bores 18 'a central angle of b, the is smaller than the central angle a, which the axes of the on the form larger pitch circle lying outlet holes 18.
  • the amount of fuel assigned by each pitch circle Exit bores 18, 18 ' is enforced be of different sizes. That's usually how you get on the inner pitch circle and the smaller Outlet bores 18 'having a central angle are larger Blow in the amount of fuel. This amount of fuel continues to penetrate into the firebox, resulting in decreased formation of Nitrogen oxides during combustion. With a frontal firing you can achieve a fuel rating by the upward outlet bores 18 of the horizontal arranged atomizer gives a larger cross section than that downward outlet holes 18 so that through the first mentioned exit holes a larger amount of fuel is blown in.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Zerstäuber für einen Ölbrenner mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
Für die Zerstäubung von Heizöl werden sogenannte Y-Zerstäuberdüsen eingesetzt (US-PS 24 80 459), bei denen Zerstäubungsdampf mit einem konstanten Druck von etwa 10 bis 11 bar leicht überhitzt über mehrere Düsenbohrungen aus dem Zerstäuberkopf unter einem bestimmten Winkel in den Feuerraum geblasen wird. Dieser Zerstäubungsdampf wird vor dem Austritt in gemeinsamen Austrittsbohrungen von etwas größerem Durchmesser Y-artig mit dem Heizöl in Verbindung gebracht. Dabei wird das Heizöl durch den expandierenden Zerstäubungsdampf in feine Tröpfchen zerrissen.
Weiterhin sind für die Zerstäubung insbesondere von schwerem Heizöl sogenannte Vorgemisch-Düsen bekannt. Bei diesen Düsen tritt das Heizöl über ein zentrales Rohr in eine Mischkammer ein, in die angenähert tangential einzelne Bohrungen zur Führung von Dampf einmünden. Die Dampfzustände sind vergleichbar mit denen in der Y-Düse. In der Mischkammer wird das Heizöl mit dem Dampf verwirbelt und tritt über einzelne Austrittsbohrungen unter einem bestimmten Winkel in den Feuerraum aus.
Bei einer bekannten Vorgemisch-Düse (VGB KRAFTWERKSTECHNIK 56 (1956) Seiten 622 bis 629) sind die in die Mischkammer einmündenden Bohrungen als Y-Düsen ausgebildet. Die Austrittsbohrungen der Mischkammer sind auf zwei Teilkreisen angeordnet, wobei die Achsen der Austrittsbohrungen beider Gruppen den gleichen Winkel zur Längsachse des Zerstäubers bilden. Eine andere bekannte Vorgemisch-Düse (DE-PS 34 42 148) verwendet zwei hintereinander liegende Mischkammern. Die Austrittsbohrungen der hinteren Mischkammer weisen unterschiedliche Querschnitte auf und sind unsymmetrisch zur Längsmittelebene angeordnet. Diese Maßnahmen dienen der gestuften Zuführung von Heizöl in den Feuerraum. In Anbetracht der gestiegenen Anforderungen an eine verminderte Schadstoffemission und bedingt durch die schlechter werdenden Qualitäten des Heizöles ist das durch die Vorgemisch-Düsen erzeugte Zerstäubungsergebnis nicht mehr ausreichend.
Aus der WO-A-92/0412 ist ein Zerstäuber zum Zerstäuben einer nicht näher bezeichneten Flüssigkeit bekannt. In dem Düsenkopf des Zerstäubers ist eine erste Kammer von gleichbleibendem Querschnitt gebildet, die mit einer die zu zerstäubende Flüssigkeit führenden Leitung verbunden ist. Von dieser Kammer gehen Rohre von gleichbleibendem Querschnitt aus, die zu Austrittsöffnungen führen. Diese Rohre durchdringen eine zweite in dem Düsenkopf gebildete Kammer, die mit einer Zuführung eines gasförmigen Zerstäubungsmediums verbunden ist. Die Rohre sind dort, wo sie durch die zweite Kammer geführt sind, mit Öffnungen versehen, durch die das Zerstäubungsmedium in die Rohre eindringt. Über Kanäle ist weiterhin die die Flüssigkeit aufnehmende erste Kammer 18 mit der zweiten Kammer für das Zerstäubungsmedium verbunden, so daß eine doppelte Zerstäubung ermöglicht wird. Aufgrund seiner Ausbildung ist der bekannte Zerstäuber eher geeignet, niedrig viskose Flüssigkeiten zu zerstäuben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Zerstäuber so zu gestalten, daß die Zerstäubungsqualität für die Verbrennung von schweren Heiz- und Sonderölen verbessert wird.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Zerstäuber erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Zerstäuber wird der Zerstäubungsdampf gestaffelt eingeblasen, so daß eine doppelte Zerstäubung erfolgt und zwar einmal in der Mischkammer und noch einmal vor dem Austritt aus den Y-artig ausgebildeten Austrittsbohrungen der Mischkammer. Durch diese räumlich im Düsenkopf zusammengefaßte, doppelte Zerstäubung läßt sich die Zerstäubungsqualität auch bei problematischen Ölen wesentlich verbessern, so daß diese Brennstoffe vollständig und mit verminderter Schadstoffemission verbrannt werden können.
Das gestaffelte Einblasen kann gemäß Anspruch 4 dazu benutzt werden, einen Teil des Zerstäubungsdampfes als Kühl- und Sperrdampf zwischen den miteinander lösbar verbundenen und der sehr heißen Gasatmosphäre des Feuerraumes ausgesetzten Teilen am Zerstäuberkopf zu führen. Durch diese Kühlung wird eine Lockerung der aneinander gepreßten Teile und damit eine Ölleckage verhindert. Die gruppenweise Zusammenfassung einzelner Y-artig ausgebildeter und unterschiedlich geneigter Austrittsbohrungen gemäß den Ansprüchen 2 und 3 läßt eine gestufte Brennstoffzuführung in den Feuerraum zu, die bei der Verbrennung eine verminderte Bildung von Stickoxid begünstigt.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1 den Längsschnitt durch den vorderen Teil eines Zerstäubers,
  • Fig. 2 die Seitenansicht des Zerstäubers nach Fig. 1 in Blickrichtung A,
  • Fig. 3 den Längsschnitt durch den Kopf eines Zerstäubers gemäß einer anderen Ausführungsform und
  • Fig. 4 die Seitenansicht des Zerstäubers nach Fig. 3 in Blickrichtung A.
    • Der dargestellte Zerstäuber gehört zu einem Brenner zur Verbrennung von flüssigem Brennstoff, insbesondere zur schadstoffarmen Verbrennung von schwerem Heiz- oder Sonderöl. Er besteht aus zwei Zuführungsleitungen 1, 2, von denen eine der Zuführung des Heizöles und die andere der Zuführung eines dampf- oder gasförmigen Zerstäubungsmediums wie Wasserdampf oder Luft dient. Die beiden Zuführungsleitungen 1, 2 sind von einem äußeren Schutzrohr 3 umgeben, das über einen Boden 4 mit einem Düsenkopf 5 verbunden ist. Der Düsenkopf 5 besteht aus einem Kopfstück 6, einer Zwischenplatte 7 und einer Kappe 8, die dicht aneinander stoßend durch eine Überwurfmutter 9 miteinander verbunden sind. Die Überwurfmutter 9 greift mit einem Innengewinde 10 in ein auf dem Kopfstück 6 angebrachtes Außengewinde ein. Die Überwurfmutter 9 ist mit einer Halteklaue 11 versehen, die bei angezogener Überwurfmutter 9 an einer an die Kappe 8 angeformten Schulter anliegt.
    Zwischen dem Boden 4 und dem Kopfstück 6 ist eine Kammer 12 gebildet, in die die das Zerstäubungsmedium führenden Zuführungsleitung 2 hineinmündet. Durch das Kopfstück 6 sind in Längsrichtung eine oder mehrere Durchgangsbohrungen 13 geführt, die die Kammer 12 mit einem Ringraum 14 verbinden, der an der Berührungsfläche zwischen dem Kopfstück 6 und der Zwischenplatte 7 gebildet ist. Die das Heizöl führende Zuführungsleitung 1 ist durch die Kammer 12 hindurch bis in das Kopfstück 6 geführt und mündet in einen das Kopfstück 6 durchdringenden Kanal 15.
    Die Zwischenplatte 7 und die Kappe 8 umschließen eine Mischkammer 16, die über eine zentral in der Zwischenplatte 7 angebrachte Durchgangsöffnung 17 mit dem das Heizöl führenden Kanal 15 verbunden ist. Am austrittsseitigen Ende ist die Mischkammer 16 mit mehreren Austrittsbohrungen 18 versehen, die schräg durch die Kappe 8 geführt sind. Jede Austrittsbohrung 18 enthält zwei Abschnitte von unterschiedlichem Querschnitt, wobei der größere Querschnitt auf der Austrittsseite liegt.
    In die Mischkammer 16 münden schräg und angenähert tangential mehrere Eintrittsbohrungen 19 hinein, die von dem den Zerstäubungsdampf führenden Ringraum 14 ausgehen. In der Verlängerung des Ringraumes 14 sind durch die Zwischenplatte 7 Axialbohrungen 20 geführt, deren Eintrittsenden mit dem Ringraum 14 in Verbindung stehen und die in eine Ringkammer 21 münden, die an der Berührungsfläche zwischen der Zwischenplatte 7 und der Kappe 8 gebildet ist. Von der Ringkammer 21 gehen Schrägbohrungen 22 aus, die durch die Kappe 8 des Düsenkopfes 5 geführt sind und unter Bildung von Y-Düsen in dem größeren Abschnitt der Austrittsbohrungen 18 enden.
    Das aus dem Kanal 15 in die Mischkammer 16 einströmende Heizöl wird durch den aus den Eintrittsbohrungen 19 eintretenden Zerstäubungsdampf verwirbelt und tritt anschließend aus den Austrittsbohrungen 18 aus. Vor dem Austritt aus den Austrittsbohrungen 18 wird das so behandelte Heizöl durch den aus den Schrägbohrungen 22 zugeführten Zerstäubungsdampf noch einmal zerstäubt.
    Von einer oder mehreren der Axialbohrungen 20 und der Schrägbohrungen 22 gehen Querbohrungen 23 aus, die in ringförmigen Randausnehmungen 24 enden. Die Randausnehmungen 24 sind auf der Außenseite in die Zwischenplatte 7 und die Kappe 8 geschnitten. Über die Querbohrungen 23 wird ein Teil des Zerstäubungsdampfes abgezweigt und als Kühl- oder Sperrdampf in den Ringspalt geführt, der zwischen der Zwischenplatte 7 und der Kappe 8 des Düsenkopfes 5 und der Überwurfmutter 9 sowie zwischen der Kappe 8 und der Halteklaue 11 der Überwurfmutter 9 vorhanden ist.
    Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bilden die Achsen der Austrittsbohrungen 18 einen Zentriwinkel von a°. Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, können die Austrittsbohrungen auch gruppenweise auf zwei oder mehr Teilkreisen angeordnet sein. Dabei bilden die Achsen der auf dem kleineren Teilkreis liegenden Austrittsbohrungen 18' einen Zentriwinkel von b, der kleiner als der Zentriwinkel a ist, den die Achsen der auf dem größeren Teilkreis liegenden Austrittsbohrungen 18 bilden.
    Die Brennstoffmenge, die durch die jedem Teilkreis zugeordneten Austrittsbohrungen 18, 18' durchgesetzt wird, kann unterschiedlich groß sein. So wird man meistens durch die auf dem inneren Teilkreis angeordneten und den kleineren Zentriwinkel aufweisenden Austrittsbohrungen 18' eine größere Brennstoffmenge einblasen. Diese Brennstoffmenge dringt weiter in den Feuerraum ein, was zu einer verminderten Bildung von Stickoxiden bei der Verbrennung führt. Bei einer Frontalfeuerung kann man eine Brennstoffstufung dadurch erreichen, daß man den nach oben gerichteten Austrittsbohrungen 18 des horizontal angeordneten Zerstäubers einen größeren Querschnitt gibt als den nach unten gerichteten Austrittsbohrungen 18, so daß durch die erstgenannten Austrittsbohrungen eine größere Brennstoffmenge eingeblasen wird.

    Claims (4)

    1. Zerstäuber für einen Ölbrenner mit einer das Öl und einer ein Zerstäubungsmedium führenden Zuführungsleitung (1, 2), die zu einer in einem Düsenkopf (5) gebildeten und mit Austrittsbohrungen (18) versehenen Mischkammer (16) führen, wobei die das Zerstäubungsmedium führende Zuführungsleitung (2) zusätzlich mit den Austrittsbohrungen (18) der Mischkammer (16) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung Bohrungen (22) enthält, die schräg durch den Düsenkopf (5) hindurchgeführt sind, daß die Austrittsbohrungen (18) zwei Abschnitte mit unterschiedlichem Querschnitt aufweisen und daß die Bohrungen (22) unter einem Winkel Y-artig jeweils in den austrittsseitig liegenden Abschnitt mit dem größeren Querschnitt der Austrittsbohrungen (18) münden.
    2. Zerstäuber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsbohrungen (18, 18') gruppenweise angeordnet sind und daß die Längsachsen der Austrittsbohrungen (18, 18') jeder Gruppe einen unterschiedlichen Winkel zur Längsachse des Zerstäubers bilden.
    3. Zerstäuber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsbohrungen (18) beiderseits der Längsmittelebene des Zerstäubers einen unterschiedlich großen Querschnitt aufweisen.
    4. Zerstäuber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Mischkammer (16) umschließende Düsenkopf (5) aus mehreren Teilen besteht, die durch eine Überwurfmutter (9) verbunden sind und daß von den den Düsenkopf (5) durchdringenden, das Zerstäubungsmedium führenden Bohrungen (20, 22) Querbohrungen (23) ausgehen, die nach außen in den Zwischenraum zwischen dem Düsenkopf (5) und der Überwurfmutter (9) geführt sind.
    EP93112693A 1992-11-17 1993-08-07 Zerstäuber für einen Ölbrenner Expired - Lifetime EP0598189B1 (de)

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    EP0598189A1 EP0598189A1 (de) 1994-05-25
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    ID=6473072

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    US (1) US5368230A (de)
    EP (1) EP0598189B1 (de)
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