FI104125B - Poltin pölymäisen polttoaineen polttamista varten - Google Patents

Description

5 104125

Poltin pölymäisen polttoaineen polttamista varten Brännare för förbränning av stoftformigt bränsle *

Esillä olevan keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan tunnusmerkillisten ominaisuuksien mukainen poltin pölymäisen polttoaineen polttamista varten.

10 Tällaisten pohtimien yhteydessä voidaan polttoilman jaon johdosta useisiin samankeskisiin osavirtauksiin estää typpioksidin muodostuminen sauvamaisen polttoaineen polttamisen yhteydessä. Aikaisemmin julkaisemattomassa saksalaisessa patenttihakemuksessa P 42 17 879.7 selostetaan poltin, jolla on tällainen ominaisuus. Tälle 15 polttimelle on ominaista itsenäisesti säädettävä yksittäinen ilmansyöttö, jonka : : : yhteydessä sekundaarisen ja tertiaarisen ilmavirtauksen muodostama tangentiaalinen ' ,: ilmavirtaus tulee jaetuksi tasaisesti kyseiselle virtauspoikkileikkaukselle. Sekundaari- ::: sessa ja tertiaarisessa ilmaputkessa olevien pyörrelaitteiden avulla voidaan yksittäis- • : ten ilmavirtausten pyörteisyyttä yksilöllisesti vahvistaa, vähentää tai lisätä polttoai- \ 20 neen ja polttoilman sekoitustehokkuuteen vaikuttamiseksi sisäisellä polttovyöhyk- ''· keellä käytössä olevan polttoaineen mukaisesti ja sisäistä polttovyöhykettä ympä- :':': röivän vakaan virtauksen synnyttämiseksi.

• V

• · · »90 ·» 9 9

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on kehittää edellä mainittua poltinta siten, että ’· V ‘ 25 polttoprosessin tehokas ja valvottavissa oleva kulku tulee mahdolliseksi, tämän • I* • 9 '·· ·’ prosessin käsittäessä pääasiassa typpioksidin muodostumisen ja pelkistämisen väliset *· kemiallis-fysikaaliset yhteydet primaarisella polttovyöhykkeellä.

n · \*B! * · • · N « m „ ”* Tämä tarkoitus saavutetaan kuvatunlaisen polttimen yhteydessä patenttivaatimuksen •,,, 30 1 mukaisten tunnusmerkillisten ominaisuuksien avulla. Edullisia sovellutusmuotoja :' ·'; on selostettu alivaatimuksissa.

<

Virtausta johtavan laitteen ja primaarisen ilmaputken väliin muodostettu määrätty I < 2 104125 rengasmainen rako mahdollistaa sekundaarisen osailmavirtauksen sekoittamisen liekkisydämen sytytysalueella. Tällä tavoin edistetään sauvamaisen polttoaineen varhaista syttymistä hapenpuutetta kärsivällä vyöhykkeellä. Virtausta johtava laite vakauttaa tällöin yhtäältä polttimen syttymisen ja vaikuttaa lisäksi liekin radiaalisessa 5 suunnassa tapahtuvaan rajoitettuun pitenemiseen. Toisaalta tämä virtausta johtava laite ei vastaanota ilmaa ja hidastaa siten polttoilman sisältämän hapen ja palamistuot-! teiden välistä sekoitusreaktiota. Tämä kaikki vähentää typpioksidin muodostumista.

Sekundaari-ilman rengasraon kautta virtaavaa osavirtausta voidaan keksinnön erään 10 suositeltavan sovellutusmuodon yhteydessä muuttaa siirrettävän kuristusrenkaan avulla. Tällä tavoin voidaan vaikuttaa erilaisten polttoaineiden erilaisiin syttymis-olosuhteisiin laajalla alueella.

Keksinnön eräs esimerkkisovellutus on esitetty piirustuksessa ja sitä selostetaan 15 yksityiskohtaisemmin seuraavassa. Piirustus esittää pituusleikkausta tällaisesta polttimesta.

' ' Hiilipölyn polttamista varten tarkoitettu poltin sisältää polttimen pituusakselilla 1 olevan öljypolttimen sytytysputken 2, joka on asetettu sydänilmaputken 3 sisälle.

'·' \· 20 Tämän öljypolttimen sytytysputken 2 etupäässä on öljynhajotinsuutin 4, jonka I · : : läheisyyteen sydänilmaputken 3 sisälle on asetettu pyörrekappale 5.

• · t • · • · • Il • · · f

Sydänilmaputkea 3 ympäröi primaari-ilmaputki 6 lieriömäisen rengaskanavan :Vi’' *;V · muodostamista varten. Primaari-ilmaputki 6 on liitetty takapäässään polviosan 7 • · ’··.’ 25 välityksellä pölyjohtoon 8, joka kulkee kuviossa näkymättömään myllyyn. Pölyjoh- • «'···' \5τΛ· don 8 välityksellä syötetään primaari-ilman tai vastaavasti -kaasun ja hiilipölyn ·* V*<'i ' muodostama seos primaari-ilmaputkeen 6. Primaari-ilmaputkeen 6 on aksiaalisen /" etäisyyden päähän poistopuolisesta päästä asetettu pyörrekappale 9, joka on liitetty :' syrjäytyskappaleeseen 10. Syrjäytyskappale 10 on taas kiinnitetty sydänilmaputkeen : ; : 30 3. Pyörrekappale 9, joka voi olla kiinteä tai säädettävä, siirtää eteenpäin primaari- '!"! ilman tai -kaasun ja hiilipölyn muodostaman virtauksen kiertovirtauksena. Tällöin primaari-ilmavirtauksessa oleva pölymäärä tulee määrätyllä tavalla ja samanaikaisesti 3 104125 siirretyksi ulospäin. Tätä siirtymävaikutusta vahvistaa syrjäytyskappale.

Primaari-ilmaputken 6 poistopuoliseen päähän on asetettu renkaan 11 muodossa olevat sovitteet, jotka on varustettu radiaalisesti sisäänpäin kulkevalla reunalla. Tämä 5 reuna ulottuu primaari-ilman tai vastaavasti -kaasun ja hiilipölyn muodostamaan virtaukseen asti ja hajottaa primaari-ilmaputken 6 reuna-alueella olevan pölykonsentraa-tion. Tällä tavoin hiilipöly ja primaari-ilma tulevat tehokkaasti pyörteitetyiksi pienellä tilavuusalueella.

10 Primaari-ilmaputkea 6 ympäröi samankeskisesti sekundaari-ilmaputki 12 lieriömäisen rengaskanavan muodostuessa ja tätä sekundaari-ilmaputkea 12 ympäröi taas samankeskisesti tertiaari-ilmaputki lieriömäisen rengaskanavan muodostuessa. Tertiaari-ilmaputkeen 13 on liitetty poltinkuurna 14, joka kulkee tulipesän seinässä 16 olevaan poltinaukkoon 15. Poltinkuurnan 14 muodostavat putket, joista tulipesän seinä 16 on 15 tehty.

Jokaisen yksittäisen polttimen sekundaari-ilmaputki 12 ja tertiaari-ilmaputki 13 on liitetty takapäässään kierukkamaiseen syöttökoteloon 17,18, joka on taas liitetty - asetusläpät 19,20 vastaanottaviin yksittäisilman syöttöjohtoihin 21,22. Nämä yksit- ’ 20 täisilman syöttöjohdot 21,22 syöttävät sekundaari-ilmaa sekundaari-ilmaputkeen 12 4 ’ ..’. v ja tertiaari-ilmaa tertiaari-ilmaputkeen 13 polttoilman osittaisvirtauksina.

• · · t • «M* f · • « « • · « • · · r • ··· ,»»··* Sekundaari-ilmaputkeen 12 ja tertiaari-ilmaputkeen 13 on välittömästi ennen poisto- • 1 t · ‘ päätä asetettu pyörteenmuodostuslaite kiertävien aksiaalisten pyörreläppien 23,24 • · *" 25 muodostamana kehyksenä, jolloin näitä läppiä voidaan säätää ulkoapäin kuviossa ·* ’•t?'; näkymättömien tankojen ja asetuslaitteen avulla. Näiden aksiaalisten pyörreläppien ' .‘Vt: *···*'. 23,24 sekundaari- ja tertiaari-ilma pakotetaan suuruudeltaan säädettävään pyörreliik- ♦ f # ; keeseen. Polttimessa, jossa on määrä polttaa pelkästään koostumukseltaan ja laadul- taan samanlaista hiilipölyä, voidaan myös käyttää määrätyllä pyörretehokkuudella * i V ' 30 varustettua kiinteästi asennettua pyörrelaitetta.

• r i i · » 9

Primaari-ilmaputki 6 on poistopuolisessa päässään virtausjohtoon 26 ympäröimä 4 104125 rengasraon 25 muodostuessa. Rengasraon 25 leveys on 1,5 % tai enemmän primaari-ilmaputken 6 ulkoläpimitasta. Virtausjohtolaite käsittää lieriömäisen hylsyn ja se on tulovirtauspuolella varustettu tulovirtaussegmentillä 27 ja poistovirtauspuolella poistovirtaussegmentillä 28. Tulovirtaussegmentti 27 muodostaa polttimen pituusak-5 selin suhteen suuruudeltaan enintään 45° olevan tulovirtauskulman, poistovirtausseg-mentin 28 muodostaessa taas polttimen pituusakselin suhteen suuruudeltaan enintään 25° olevan poistovirtauskulman. Ainakin tulovirtaussegmentti 27 ja virtausjohtolait-teen 26 lieriömäinen keskiosa sijaitsevat sekundaari-ilmaputken 12 sisäpuolella. Virtausjohtolaite 26 jakaa sekundaari-ilmaputken 12 kautta virtaavan sekundaari-10 ilman kahteen osavirtaukseen, joista yksi virtaa rengasraon 25 kautta.

Virtausjohtolaite 26 on keskitetty tukisegmenttien 29 välityksellä primaari-ilmaput-keen 6. Tukisegmentit 29 voivat kulkea polttimen pituusakselin 1 suuntaisesti tai olla asetettuina sopivimmin määrättyyn kulmaan polttimen pituusakselin 1 suhteen. Tämä : ;15 kulma on suuruudeltaan 0—80°, pääasiassa 45°. Tällaisen säädön avulla pakotetaan . rengasraon 25 kautta kulkeva osavirtaus sekoituspotentiaal iltaan suureen kiertoliik- '.'. keeseen. Rengasraon 25 kautta virtaava sekundaari-ilman osavirtaus sekoittuu hiili- pölyn ja primaari-ilman muodostamaan virtaukseen, joka kulkee pyörteisenä syrjäy- : tyskappaleeseen 10 liitetyn pyörrekappaleen 9 ja primaari-ilmaputkeen ulottuvan

II· I

20 renkaan 11 kautta. Samanaikaisesti rengasraosta 25 tulevan sekundaari-ilman ,,. osavirtauksen johdosta tulee aloitusliekin laajeneminen radiaalisessa suunnassa tässä I · « i • · M · I.. . kohdassa estetyksi. Tällöin sekundaari- ja tertiaari-ilma sekoittuvat vain viivästetyllä • · · « tavalla polttoaineeseen, mitä edesauttaa näiden ilmavirtauksen aikaansaama suuruu- .'/i · ’·]·* deltaan säädettävä pakotettu pyörrevaikutus.

25 • ·« · • ·*ν·

Primaari-ilmaputkeen 6 on asetettu kuristusrengas 30 aksiaalisesti virtausjohtolaitteen 26 syöttöaukkoon asti siirrettävällä tavalla. Rengasraon sulkemisen tai avaamisen • · · kautta kuristusrenkaan 30 avulla voidaan sekundaari-ilman osavirtausten osuuksia i r ''' muuttaa ja vaikuttaa siten sekundaari-ilman määrään, joka sekoittuu palamistuotteisiin

f I « J

III

'·' 30 niiden pyrolyysin aikana.

a

Virtausjohtolaite 26 ulottuu primaari-ilmaputken 6 yli ja tämä taas tertiaari-ilmaput- 5 104125 ken 13 yli aksiaalisessa suunnassa. Virtausjohtolaitteen 26 primaari-ilmaputken 6 yli ulottuva osa muodostaa 25 % primaari-ilmaputken 6 ulkoiäpimitasta. Tertiaari-ilmaputken 13, sekundaari-ilmaputken 12 ja virtausjohtolaitteen 26 poistoläpimitat ovat kiinteässä suhteessa toisiinsa, johon vaikuttavat polttimen prosessitekniset 5 ominaisuudet. Parhaimmassa tapauksessa tertiaari-ilmaputken 13, sekundaari-ilmaputken 123 ja virtausjohtolaitteen 26 ulkoreunat sijaitsevat samalla ympyräkar-tiopinnalla, jonka kärki 31 on virtauksen suuntainen. Tämän ympyräkartiopinnan keskikulma on suuruudeltaan 40—60°.

i i i t · II’ <| • I · · ·# ·

• f «M I I · I

• · · a « «. I · • 4 * · » « ·· • · • · · • a ··« , i a a a .

* l 'M

• %· « w - ..v · • · *·*·*.

a * · * • » * » • a

Claims (12)

1. Poltin pölymäisen polttoaineen polttamista varten samankeskisiin osavirtauksiin jaetun polttoilman avulla, tämän polttimen ollessa varustettuna primaari-ilmaa tai 5 vastaavasti -kaasua ja polttoainetta johtavalla primaari-ilmaputkella (6), jota ympäröi sekundaari-ilmaa johtava sekundaari-ilmaputki (12), jota primaari-ilmaputkea (6) ympäröi poistopuolisessa päässä sekundaari-ilmaputken (12) sisään rengasraon (25) muodostamisen avulla asetettu molemmilta puoliltaan avoin sekundaari-ilmaa johtava virtausjohtolaite (26), joka ulottuu mainitun primaari-ilmaputken (6) yli aksiaalisessa 10 suunnassa etäisyyden verran, tunnettu siitä, että etäisyys vastaa noin 25 % primaari-ilmaputken (6) ulkoläpimitasta, ja että rengasraon (25) leveys on suuraudel-I taan vähintään 1,5 % primaari-ilmaputken (6) ulkoläpimitasta ja että primaari- j ilmaputkeen (6) on asetettu kuristusrengas (30), joka on aksiaalisesti siirrettävissä ; virtauksenjohtolaitteen (26) sisääntulopoikkileikkaukseen. j : 15 < I

· : 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen poltin, tunnettu siitä, että virtausjohtolaite (26) on tuettu primaari-ilmaputkeen (6) tukisegmenttien (29) välityksellä, jotka on asetettu sekundaari-ilman virtaussuunnassa enintään 80° asteen kulmaan. a . · i J · I I ·

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen poltin, tunnettu siitä, että virtausjoh- • · . · . ·. tolaite (26) on varustettu poistovirtaussegmentillä (28), joka muodostaa polttimen pi- •j··· tuusakselin (1) suhteen suuruudeltaan enintään 25° olevan poistovirtauskulman. t · t • · · • · \a'.\

4. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1—3 mukainen poltin, tunnettu siitä, /« « • * ’···' 25 että virtausjohtolaite (26) on varustettu tulovirtaussegmentillä (27), joka muodostaa 1 ϊϊ,ϊ polttimen pituusakselin (1) suhteen suuruudeltaan enintään 45° olevan tulovirtaus- •un "J." kulman. « # ψ I f « m Γ 4 I ( I I 4 *

5. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1—4 mukainen poltin, tunnettu siitä, • i i 30 että sekundaari-ilmaputkeen (12) virtausjohtolaitteesta (26) ylävirtaan on asetettu i # · · . · · ·. pyörreläppäkehy s. • · · 7 104125

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen poltin, tunnettu siitä, että tämä pyörreläp-päkehys on säädettävä. 7

6 104125

7. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1—6 mukainen poltin, tunnettu siitä, 5 että primaari-ilmaputken (6) sisään on asetettu öljypolttimen sytytysputken (2) vastaanottava sydänilmaputki (3) ja että primaari-ilmaputken (6) sisään on asetettu kiinteä tai säädettävä pyörrekappale (9), joka on liitetty sydänilmaputkeen (3) kiinnitettyyn syrjäytyskappaleeseen (10).

8. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1—7 mukainen poltin, tunnettu siitä, että primaari-ilmaputken (6) poistopuoliseen päähän on asetettu laite pölyn hajottamiseksi primaari-ilmaputken (6) reuna-alueella.

9. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1—8 mukainen poltin, tunnettu siitä, 15 että sekundaari-ilmaputkea (12) ympäröi tertiaari-ilmaa johtava tertiaari-ilmaputki f · « (13) ja että sekundaari-ilmaputki (12) ulottuu aksiaalisessa suunnassa tertiääri- • I ilmaputken (13) yli. I 4

• « « ; ·.10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen poltin, tunnettu siitä, että tertiaari- . 20 ilmaputkeen (13) on asetettu kiinteä tai säädettävä pyörrekappale.

• · ···.·.: 11. Patenttivaatimuksen 1—10 mukainen poltin, tunnettu siitä, että virtaus- • · 1 I » « \·· johtolaite (26) ulottuu aksiaalisessa suunnassa sekundaari-ilmaputken (12) yli. • ·· · : ·: ·: ·** • · ’·;·1 25

12. Patenttivaatimusten 8 ja 11 mukainen poltin, tunnettu siitä, että tertiääri- ί,ί.ί ilmaputken (13), sekundaari-ilmaputken (12) ja virtausjohtolaitteen (26) ulkoreunat