NO155115B - Oljebrenner med oljeforstoever. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en oljebrenner for forstøvet olje, med en oljeforstøvingsanordning, en denne omgivende til-førselsanordning for forbrenningsluft, en blender med en blenderåpning anordnet nedstrøms for oljeforstøvingsanordningens uttak, et med blenderåpningen koaksialt og nedstrøms for denne anordnet blanderør, en radial gjennomføring på blanderørets oppstrømsdel, et i det vesentlige sylindrisk flammerør hvis oppstrøms liggende ende er forbundet tett med forbrennings-luf ttilførselsanordningens endevegg som bærer blenderen, og hvor blanderøret er anordnet i det vesentlige fritt liggende.

En slik oljebrenner er eksempelvis kjent fra

DE 2 918 416.

Ved denne kjente anordning blir den tåkesky som oppstår i oljeforstøvingsinnretningen, især ved hjelp av en trykkhvirveldyse, sprøytet inn i . forbrenningssystemet og blandes samtidig med forbrenningsluften ved gjennomstrømningen gjennom en på oppstrømssiden av forbrenningssystemet liggende, konsentrisk om dyseaksen anordnet, sirkelformet blender som bæres sammen med forbrenningssystemet. Denne blanding av oljedråper og forbrenningsluft trenger således inn i et blanderør som er anordnet nedstrøms for blenderen og som på sin oppstrøms ende, grensende til blenderplaten, har vinduer gjennom hvilke varme resirkuleringsgasser suges inn på grunn av forbrenningsluftstrømmens injektorvirkning, deretter blandes med forbrenningsluftstrømmen og benyttes til fordamping av brennstoffdråpene. Strømningshastigheten i blanderøret i den kjente anordning er større enn forbrenningshastigheten, slik at det her ikke kan stabiliseres noen forbrenning. Av denne grunn bevirkes i.dette område en fordampning av olje-tåkedråpene kun ved hjelp av varmetilførsel.

Når blandingsstrømmen av forbrenningsluft og olje forlater blanderøret oppnås på grunn av tverrsnittsutvidel-sen en avbremsing av strømningen. Strømningshastigheten over-stiger i en viss avstand fra blanderørets uttak forbrenningshastigheten, slik at forbrenningen kan etablere seg her.

Ved injektorstrålens sugepumpelignende virkning av forbrenningsluften gjennom blenderen utvikles et undertrykk utenfor blanderørets radiale gjennomføring i ringrommet mellom blanderøret og flammerøret nedstrøms for blenderen. Dette undertrykk suger gasser bort fra forbrenningens nedstrøms liggende område. Disse gasser er til dels forbrenningsgas-ser av reaksjonen mellom olje og luft, til dels imidlertid også gassformet, ikke forbrent olje og luft. Totalt oppret-tes et blandingsforhold i resirkuleringsrommet som har et mer eller mindre tydelig overskudd av brennstoff. De høye temperaturer i resirkuleringsrommet som eksempelvis ligger mellom 870 og 1070 K, fører især ved mindre stabile molekyl-strukturer av aromatiske hydrokarbonstoffer til at disse brister ("cracking"). En ofte forekommende bestanddel blant produktene fra cracking, er acetylen som i tillegg har en tendens til polymerisasjon. Fra acetylenene oppstår meget lett sot. Sotdannelsen er betydelig mindre ved de ikke aromatiske hydrokarbonstoffer.

De deler av forbrenningssystemet som ligger oppstrøms for blenderen, eksempelvis den endevegg som bærer blenderen, selve blenderholderen og tilførselsrøret for forbrenningsluft, avkjøles intensivt av forbrenningsluftstrømmen som tilnærmet har omgivelsestemperatur. Flammerøret og også blanderøret er ved kjente konstruksjoner i kontakt med endeveggen og/eller med tilførselsrøret for forbrenningsluften. Det foregår derfor en intensiv varmestrøm fra forbrenningssystemet og dettes enkeltdeler, til tilførselsrommet for forbrenningsluft og dettes enkeltdeler. I dette område synker derfor tempera-turene i disse delers vegger i oppstrømsretningen.

I tillegg har oljebrennerdyser for effektområder fra ca. 65 kW og oppover en for dette forbrenningssystem tiltag-ende ugunstigere finfordelingskarakteristikk. Større olje-filmtykkelser og på grunn av finforstøvningen nødvendige høy-ere transporttrykk og dermed større dråpehastigheter, gjør brennstoffoverskuddet sterkere i blanderørets ytterste strøm-ningsområde. Dermed blir arbeidssituasjonen for brennerne dårligere med stigende effektklasse.

Begge disse effekter fører til at sot i første rekke opplagres på veggene, som ved synkende temperatur blandes med ukondenserte bestanddeler av oljen med høyere kokepunkt, og begynner å danne oljekarbon ved 600-700 K. Avleiringshastig-heten er proporsjonal med sotdannelsen i resirkuleringsområdet. Dette betyr at avleiringshastighetene ved bruk av fyringsoljer med store aromaandeler, er meget større enn ved normale, idag vanlig benyttede fyringsoljer. I tillegg sti-ger disse med forbrenningseffekten. Forsøk for bruk av fyr-ingsolje med store aromaandeler i forbrenningssystemet, slik det er beskrevet innledningsvis, førte ved kjente konstruksjoner til så store avlagringer av sot og oljekarboner, at resirkuleringsvinduer og delvis også blendergjennomførings-tverrsnitt etter relativt korte driftstider i størrelsesorde-nen 100-200 timer, i så stor grad ble innsnevret av avlei-ringer at den sotfrie forbrenning i betydelig grad ble på-virket .

Oppfinnelsen tar sikte på å løse den oppgave å for-bedre en forstøvingsoljebrenner av den innledningsvis nevnte type slik at olje- og sotdannelsen i resirkuleringsrommet og i brennerens område nedsettes, især ved fyringsoljer med meget stor andel hydrokarbonstoffer og/eller ved et brennstoffoverskudd i resirkuleringsområdet.

Denne oppgave løses ifølge oppfinnelsen med en oljebrenner av den innledningsvis nevnte type ved at blanderøret i delstykket i tilslutning til blenderen har en lukket vegg, ved at den radiale gjennomføring slutter seg til dette blande-rørdelstykke med lukket vegg og at den aksiale lengde av det blanderørdelstykke med lukket vegg som strekker seg mellom blenderen og den radiale gjennomføring, ligger mellom 0,1 og 0,6 ganger blanderørets diameter.

Forsøk med en slik utforming har vist at enkeltdel-ene forblir sotfrie ved hjelp av denne forandring i forhold til kjente konstruksjoner, at delenes temperaturer lett kan forhøyes i forhold til kjente konstruksjoner og at det som en bieffekt inntrer en følbar nedsettelse av støynivået i avgass-røret.

Etter teknikkens stand idag kan man ved variasjon av den sylindriske blanderørdels lengde mellom blenderen og den radiale gjennomføring, styre delenes temperaturøkning.

Ved den sylindriske blanderørdel, oppstrøms for den radiale gjennomføring, oppnås.et dødrom mellom blenderens kant, blenderens vegg og blanderørets vegg frem til den radiale gjennomføring, i hvilket drivstrålen av brennluft og olje-blanding som trenger inn gjennom blenderen, suger inn varm resirkuleringsgass. Resirkuleringsgassens temperatur er høy-ere og derved kan denne antennes på grunn av det brennstoffoverskudd den inneholder, når det innblandes mer luft. Denne friskluftinnblanding foregår ved den forbrenningsluftstråle som trenger inn gjennom blenderen. Det kan derfor antas at det dannes en type pilotflamme ved nedsettelsen av hastig-heten i dødrommet mellom blenderen og blanderørinnsatsen, som bevirker en delvis forbrenning av det brennstoffoverskudd som inneholdes, i resirkuleringsgassen.

Den derav resulterende temperaturforhøyelse av resirkuleringsgassen fører etter innblanding av forbrenningsluft-strømmen, til en forhøyelse av drivstrålens temperaturnivå. Dette begunstiger på den ene side fordampingshastigheten av oljedråpene, men forhøyer på den annen side delenes tempera^ tur, især blanderørdelstykket nestrøms for den radiale gjen-nomføring, og fører følgelig til at antenningen av luftbrenn-stoffstrømmen foregår hurtigere etter at den forlater blande-røret. Blandingens større tenningsvillighet ved hjelp av den temperaturforhøyelse ved den nye konstruksjon, fører til en

stabilisering av flammefronten.

Ved en fortrukket utforming er endeveggene i området mellom blanderøret og flammerøret forsatt nedstrøms i forhold til blenderen, fortrinnsvis ligger det forsatte endevegg-område i det samme plan som den oppstrøms anordnede begrensning av den radiale gjennomføring. Derved oppnås på den ene side at de i det foreliggende.dødrom utenfor blanderøret kan oppsamles avlagringer. På den annen side avkjøles den forsatte veggdel på oppstrømssiden i den foretrukne stilling, mindre av den luft som strømmer gjennom blenderen, slik at faren for dannelse av et belegg også derved nedsettes.

Ved en ytterligere fortrukket utforming avviker blanderørdelens indre diameter mellom blenderen og den radiale gjennomføring fra det nedstrøms for den radiale gjennom-føring anordnede blanderørdelstykke, især er det oppstrøms anordnede blanderørdelstykkes indre diameter større enn det nedstrøms for gjennomføringen anordnede blanderørdelstykkes. Ved variasjoner av avstanden mellom blenderen og gjennomfør-ingen på den ene side og den indre diameter av det oppstrøms anordnede blanderørdelstykke på den annen side, kan dødrommets volum i blanderørstussens indre varieres og optimalt tilpasses de til enhver tid herskende driftsbetingelser.

Endeveggen kan på nedstrømssiden ha et varmeisolerende lag. Ved valg av isoleringsstoffet og isoleringsstoffets tykkelse, kan en veggtemperatur innstilles som er gunstig for prosessen.

Den etterfølgende beskrivelse av foretrukne utførel-ser av oppfinnelsen er skrevet på grunnlag av tegningen hvor figur 1 skjematisk viser et lengdesnitt av en oljebrenner med oljeforstøving ifølge oppfinnelsen og figur 2 viser et snitt tilsvarende figur 1 av en modifisert utførelse.

Den på tegningen viste oljebrenner 2 har et kammer

4 hvori på vanlig måte en trykkforstøverdyse 6 holdes på en dyseholder 8. Oljen transporteres av en oljepumpe 10 som drives av en elektromotor 12 som på vanlig måte samtidig dri-ver en vifterotor 14. Oljepumpen 10 transporterer via en innstillbar drosselventil 16 og en elektromagnetisk aktiver-bar sperreventil 18, oljen inn i forstøverdysen 6 på dyseholderen 8. Vifterotoren 14 transporterer forbrenningsluften via en luftkanal 20 inn i kammeret 4, via en drosselventil 22 med en luftklaff 24 som kan' lukkes med en motor 26. Med en på dyseholderen 8 anordnet holder 28 holdes et tennings-elektrodepar 30 som står i forbindelse med en tenningstrans-former 32. Foran munningen av forstøverdysen 6 er en som blender utformet blendervegg 34 med en blendergjennomføring 36. Blendergjennomføring 36 ligger koaksialt med forstøverdysens 6 akse. Nedstrøms for blendergjennomføringen 36 er koaksialt til forstøverdysens 6 akse likeledes anordnet et blanderør 38 som også er anordnet koaksialt i et flammerør 42 hvis opp-strøms ende er forbundet tett med en endevegg 40. Endeveggen 4 0 går over i blenderveggen 34 og adskiller kammeret 4 fra det forbrenningsrom som omgir flammerøret 42.

Blendergjennomføringens 36 diameter er mindre enn blanderørets 38 indre diameter.

I blanderørets 38 vegg er anordnet radiale gjennom-føringer 44 hvis oppstrøms anordnede begrensning 46 har en avstand fra blenderveggen 34, mellom 0,1 og 0,6 ganger blande-rørets 38 indre diameter. Den radiale gjennomføring 44 dannes ved omkretsslisser mellom hvilke gjenstår steg 48 som forbin-der det oppstrøms anordnede blanderørdelstykke 50 med det nedstrøms anordnede blanderørdelstykke 52.

Ved den på figur 1 viste utførelse har blanderørdel-stykket 50 den samme indre diameter som blanderørdelstykket 52. Det er imidlertid innenfor oppfinnelsens ramme mulig å velge blanderørdelstykkets 50 indre diameter forskjellig fra blanderørdelstykkets 52.

Det er videre mulig å variere blanderørdelstykkets 50 utstrekning i aksial retning, nemlig som før nevnt mellom

omtrent 0,1 og 0,6 ganger blanderørets diameter. Ved varia-sjonen av blanderørdelstykkets 50 indre diameter og lengde kan dødrommets 54 volum og geometriske dimensjoner endres, idet dette på den ene side begrenses av blendergjennomførin-gen 36 og den blendervegg 34 som omgir blenderen, og på den annen side ved blanderørdelstykkets 50 vegg. Ved denne forandring av dette dødroms 54 dimensjoner, kan anordningen tilpasses driftsbetingelsene.

For fullstendighetens skyld skal opplyses at en ioni-seringssonde 56 er anordnet ragende gjennom endeveggen 4 0 og strekker seg frem til flammeområdet i flammerøret. Sonden er på vanlig måte tilkoblet en styringsanordning 58 hvormed olje-tilførselen stanses ved at ventilen 18 stenges og motoren 12 stanses når flammen slukker.

Den på figur 2 viste utførelse adskiller seg fra den på figur 1 kun ved utformingen av endeveggen 4 0 og blanderør-delstykket 5 0 mellom endeveggen og den radiale gjennomføring 44. Tilsvarende deler har derfor samme henvisningstall.

Ved utførelsen på figur 2 er blanderørdelstykkets 50 indre diameter valgt større enn blanderørdelstykkets 52. I tillegg er den endevegg 40 som nedstrøms omgir blanderørdel-stykket 50 forsatt så mye at den ligger i samme plan som den oppstrøms anordnede begrensning 46 av den radiale gjennomfør-ing 44. Herved unngås utformingen av et dødrom 60 som ved utførelsen på figur 1, omgir blanderørdelstykket 50.

I tillegg har endeveggen 40 på den mot kammeret 4 vendende side et termisk isolerende lag 62 hvis materiale og tykkelse velges slik at endeveggens 40 temperatur garanterer en minimal sotavlagring på endeveggen 40.

Selvfølgelig er det også ved utformingen ifølge figur 2 mulig å variere blanderørdelstykkets 50 indre diameter og aksiale lengde slik at dødrommets 54 volum og utforming også ved denne utførelse kan tilpasses driftsbetingelsene optimalt.

På den annen side er det også ved utførelsen på figur 1 mulig å belegge endeveggen 40 med et isolerende lag 42 på den side som vender mot kammeret 4.

Claims (6)

1. Oljebrenner for forstøvet olje, med en oljeforstø-vingsanordning, en denne omgivende tilførselsanordning for for-brenningsluf t, en blender med en blenderåpning anordnet ned-strøms for oljeforstøvingsanordningens uttak, et med blenderåpningen koaksialt og nedstrøms for denne anordnet blanderør, en radial gjennomføring på blanderørets oppstrømsdel, et i det vesentlige sylindrisk flammerør hvis oppstrøms liggende ende er forbundet tett med forbrenningslufttilførselsanord-ningens endevegg som bærer blenderen,og hvor blanderøret er anordnet i det vesentlige fritt liggende, karakterisert ved at blanderøret (38) har en lukket vegg i det delstykke (50) som umiddelbart er tilsluttet blenderen (34, 36), at den radiale gjennomføring (44) er tilsluttet dette blanderørdelstykke (50) med lukket vegg og at den aksiale lengde av det blanderørdelstykke (50) med lukket vegg som strekker seg mellom blenderen (34, 36) og den radiale gjennomføring (44) har en størrelse mellom 0,5 og 0,3 ganger blanderørets diameter.

2. Brenner ifølge krav 1, karakterisert ved at endeveggen (40) i området mellom blanderøret (38) og flammerøret (42) er forsatt nedstrøms i forhold til blenderen (34, 36) .

3. Brenner ifølge krav 1, karakterisert ved at den forsatte endevegg (40) ligger i det samme plan som den radiale gjennomførings (44) begrensning (46) opp-strøms .

4. Brenner ifølge krav 1-3, karakterisert ved at blanderørdelstykkets (50) indre diameter mellom blenderen (34, 36) og den radiale gjennomføring (44), avviker fra det blanderørdelstykke (42) som ligger nedstrøms for den radiale gjennomføring (44).

5. Brenner ifølge krav 4, karakterisert ved at blanderørdelstykkets (50) indre diameter mellom blenderen (34, 36) og den radiale gjennomføring (44) er større enn den indre diameter av det nedstrøms for den radiale gjen-nomføring (44) anordnede blanderørdelstykke (52).

6. Brenner ifølge krav 1-5, karakterisert ved at endeveggen (40) på den side som vender mot kammeret (4), har et varmeisolerende lag (62).