NO810136L - Brenner-kjelanordning - Google Patents

Description

I kjente kjeler og brennere for slike kjeler har fyringen med flytende og/eller gassformet brennstoff blitt gjennomført på en slik måte at kjelen først nådde den ønskete arbeidssyklus etter forholdsvis lang tid. Med arbeidssyklus menes her forholdet mellom medgått tid for oppfyring av brenneren og tiden når brenneren er frakoplet, for å produsere et bestemt eller ønsket antall kilowatt-timer, nemlig det som kreves for oppvarming

av kjelvannet og 'igangsetting av damp- og/eller varmtvanns-produksjon. Som følge av den lange syklustiden vil det for-brukes en betydelig brennstoffmengde hver gang kjelen skal gjennom nevnte syklus. På grunn av de stadig stigende brennstoff-prisene, utgjør driftsomkostningene for slike kjeler en stadig mer kritisk faktor.

Et annet problem'med kjeler, særlig oljefyrte, består i

de oppsamlinger av sot eller karbon som naturlig danner seg på veggene av varmeoverføringsflaten og som i betydelig utstrekning nedsetter kjelens virkningsgrad. Av denne grunn kreves det ved alminnelig kjente oljefyrte kjeler hyppige rengjøringer for å opprettholde toppytelse.

Ved bruk av vanlig kjente fyringsanordninger eller tilgjengelige brennere har det vist seg at det er behov for store varmeoverføringsarealer for å oppnå en bestemt produksjon eller virkningsgrad. Eksempelvis krever en 40 HP kjel ved fyring ved hjelp av vanlig kjente oljeforstøvningsbrennere eller gass-brennere omtrent fra 18,6 til 37,2 m 2 med varmeoverførings-flater. Av denne grunn blir startkapitalomkostningen større enn det som skulle være nødvendig, sett i lys av foreliggende oppfinnelse.

Det er et formål med oppfinnelsen å skaffe en kompakt brenner-kjelanordning, hvor syklustiden for enheten kan redu-seres til et minimum, for å oppnå maksimal brenseløkonomi.

Et annet formål er å skaffé"en brehner-kjelanordning, hvor enhetens maksimale termiske virkningsgrad kan opprettholdes gjennom enhetens f ulle driftstid.

Et annet formål er å skaffe en brenner-kjelanordning, hvor det bare er behov for et minimalt varmeoverføringsareal for enhver nærmere angitt merkeeffekt hos kjelen.

Et annet formål er å skaffe en kompakt oljefyrt brenner-kjelanordning som krever meget liten, om noen, rengjøring av varmeoverføringsflåtene.

Et annet formål er å skaffe en forbedret gass- og/eller oljefyrt brenner, hvor det flytende brennstoffet blir forgasset før forbrenning.

Et annet formål er å skaffe en' forbedret brennerkonstruksjon, hvor de skadelige, forurensende stoffer, som oppstår under forbrenningsprosesseri, blir redusert til et minimum.

Et annet formål er å skaffe en forbedret oljeforgassings-brenner, hvor det er mulig å kontrollere et mønster for varm, lysende flamme og høy hastighet, i den hensikt å sørge for maksimal overføring av strålings- og ledningsvarmeenergi til en varmeoverføringsflate.

Et annet formål er å skaffe en forbedret brennerkonstruksjon, som er i stand til å sette iverk diffusjonsbrenningen av det frie hydrogenet og karbonet som frembringes under forbrenningsprosessen, slik at det oppnås den varme, lysende flamme og høye hastighet som er nødvendige for å sikre maksimal varme-overføring ved stråling og ledning. Derved blir det mulig å redusere det nødvendige areal av varmeoverføringsflaten for en nærmere angitt anvendelse til et minimum.

Et annet formåler å skaffe en brenner med forgassing av flytende brennstoff, hvor begynnelsestidsintervallet for iverk-settelse av den begynnende forgassing av det flytende brennstoff som er nødvendig for å drive brenneren, er redusert til et minimum.

Et annet formål er å komme frem til en fremgangsmåte for forbrenning, hvor flytende brennstoff blir forgasset og blandet . med luft for å danne en gassformet, brennbar brennstoff-luftblanding, for deretter å brennes under trykk og herunder utvikle en meget het flamme, i den hensikt å forårsake at hydrokarbonene nedbrytes til dannelse av grunnstoffene hydrogen og karbon, som senere utsettes for dif fus jonsbrenni.ng ved tilførsel av en liten prosentdel luft.

Et annet formål er å skaffe.en forbedret brenner me,d forgassing av flytende brennstoff for å frembringe en brennerflamme med en meget høy flammetemperatur og høy hastighet, og iverksette diffusjonsbrenningen av det frie hydrogenet og karbonet under opprettholdelse av den høye hastigheten.

De foregående formål og andre trekk samt fordeler med oppfinnelsen blir oppnådd ved hjelp av en kompakt brenner-kjelanordning som omfatter en brennerutforming med et minimum av varmeoverføringsflater forenelig med en forbedret brenner med forgassing av flytende brennstoff, og som virker til å redusere syklustiden for hele enheten til et minimum, slik at resultatet blir betydelige brennstoffbesparelser. Dette kan oppnås med en brennerkonstruksjon omfattende et brennermunnstykke og et tilkoplet blandekammer, som forbrenningsluften innføres i ved høy hastighet, for å frembringe et undertrykk eller redusert trykk i kammeret. En gassreturkanal er plassert i nærheten av brennermunnstykkets utløp som ved hjelp av et returrør er forbundet med blandekammeret.Anordningen er slik at strømmen av forbrenningsluft gjennom blandekammeret vil få i stand en strøm av forbrenningsgasser gjennom gassreturkanalen og det tilkoplete returrøret til blandekammeret. Flytende brennstoff blir inn-ført i returrøret, som fungerer som et forgassingskammer, hvor de hete forbrenningsgassene iverksetter forgassingen av det flytende brennstoffet før blandingen med forbrenningsluften i blandekammeret, for å danne en hovedsakelig støkiometrisk, homogen, brennbar gass-luftblanding forut for forbrenningen.

Tenningen blir utført ved hjelp av en tenningskontakt eller tenningsbrenner, som er plassert slik at den danner en . vinkel med brennermunnstykkets akse og med retning mot gassreturkanalen, slik at forbrenningsgassene fra tenningsbrenneren blir utnyttet for å sette i gang forgassingen av det flytende brennstoff som innføres i gassreturrøret.

For å gjennomføre diffusjonsbrenningen og kontrollere flammemønsteret, i den hensikt å opprettholde den høye overflatehastigheten, er det utformet en rekke kanaler rundt ut-løpet av brennermunnstykket for innføring av tangentialtrettet luft omkring bre'nnerf lairatien. Den luftmengden som innføres utgjør under 3% og er bare tilstrekkelig for å sette iverk diffusjonsbrenningen av det frie hydrogenet og karbonet i flammen, slik at det frembringes en intens, het, lysende flamme, for å opti malisere overføringen av den uviklete varmen ved stråling og ledning til kjelens varmeoverføririgsflater. Den luft, som blir benyttet for å iverksette denne flammekontroll, tappes fra hovedlufttilførselen som benyttes for forbrenningen.

Brenneren er også utstyrt med et brenngassinnløp for inn-føring av brennstoff i form av naturgass i blandekammeret når det er ønskelig å drive brenneren ved hjelp av et gassformet brennstoff.

I kombinasjon med en kjel blir brennermunnstykket anordnet i fluidumtett forbindelse med kjelens røkrør eller for-brenningskammer. Kjelen er dessuten forsynt med varmeoverførings-flater, som er anordnet slik at de avgrenser en flerstrømsbane for de oppvarmende forbrenningsgassene, i den hensikt å optimalisere varmeoverføringen, som i begynnelsen skjer så vel ved stråling som ved ledning og deretter ved ledning.

Ifølge et karakteristisk trekk ved oppfinnelsen omfatter brenner-kjelanordningen en brenner med forgassing av flytende brennstoff og med en flammehastighets- og diffusjons-kontroll-innretning, for å frembringe en intens, het, lysende flamme,

i den hensikt å sikre en optimal overføring av varme til kjelens varmeoverføringsflater.

Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen utmerker brenner-kjelanordningen seg ved at forholdet mellom kjelens heteflater og avgitt effekt fra brenneren er redusert til et minimum,

slik at det oppnås en minimal syklustid for en nærmere bestemt kjelstørrelse eller -ytelse.

Ifølge et annet trekk utmerker en brenner med forgassing

av flytende brennstoff seg ved at en tennbrenner er rettet særlig inn med hensyn til gassreturkanalen, for på denne måte å begunstige den innledende forgassing av det flytende brennstoffet.

Denne brenner med forgassing av flytende brennstoff omfatter ifølge et ytterligere trekk et større antall kanaler,

som er anbrakt med innbyrdes mellomrom rundt utløpet av bren-nermunns tykket og tjener til tangentialtrettet innføring av

luft omkring brennerflammen, for å kontrollere og regulere flammehastighetsmønstre og iverksette diffusjonsbrenning,av det frie hydrogenet og karbonet, slik at det utvikles en intens, lysende flamme for å optimalisere varmeoverføringen ved stråling og ledning.

Andre trekk ved oppfinnelsen samt fordeler med denne vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et sideriss, delvis i snitt, av en brennerkonstruksjon ifølge oppfinnelsen, etter linjen 1-1 i fig. 2. Fig. 2 viser et enderiss, sett forfra, av brennerkonstruk-sjonen ifølge fig. 1. Fig. 3 viser et enderiss, sett bakfra, av brennerkonstruk-sjonen ifølge fig. 1. Fig. 4 viser et snittriss av en kjel, som er beregnet for å brukes sammen med brenneren i fig. 1-3, idet kjelens endevegg er fjernet. Fig. 5 viser et enderiss, sett fra venstre side i fig. 4, og med endeveggen fjernet. Fig. 6 viser et snittriss av brenner-kjelanordningen ifølge oppfinnelsen.

Fig. 7 viser et delriss av brenneren, sett ovenfra.

Fig. 8 viser et delriss av en modifisert brenner-kjelanordning .

På tegningene er det i fig. 1-3 vist en brennerkonstruksjon 10 ifølge oppfinnelsen. Det vil forstås at brenneren 10 har allmenn anvendelighet og kan benyttes i forskjellige anvendelser som krever oppvarming. Som det vil fremgå av det følgende, har brenneren 10 særlig anvendelse for fyring av en kjel.

Brenneren 10 omfatter et brennermunnstykke 11, som i den viste utførelsesformen er utformet av en keramisk blokk med en boring eller et kammer 12, som divergerer fra innløpsenden 12A til utløpsenden 12B. Brennermunnstykket 11 er hensiktsmessig forbundet eller festet til en monteringsplate eller -flens 13. Med munnstykkets innløpsende 12A er det forbundet en blandekammer-holder 14. Forbrenningsluft innføres i blandekammeret gjennom et luftmunnstykke 15. En luftledning 16A, som med sin ene ende er koplet til luftmunnstykket 15, er med sin annen (ikke viste) ende forbundet med utløpsenden av en vifteanord-ning (ikke vist). En ventil 16B av passende utførelse er anordnet i luftledningen 16A for regulering av forbrenningsluft-strømmen. Luftmunnstykket er, som vist, plassert aksialt på linje med brennermunnstykkets 12 innløp 12A, og anordningen er slik at når det innføres forbrenningsluft i blandekammeret, vil forbrenningsluftens strømningshastighet gjennom blandekammeret skape en undertrykkssone eller en sone hvor det råder et redusert trykk.

I nærheten av brennermunnstykkets utløpsende 12B finnes

det en gassreturkanal 16. Med gassreturkanalen 16 er det forbundet et returrør 17, som tjener til å sette gassreturkanalen i forbindelse med blandekammeret 14.Anordningen er slik at når brenneren 10 er i drift, vil forbrenningsluftstrømmen gjennom blandekammeret 14 gi opphav til en strøm av en del av forbrenningsgassene gjennom gasskanalen 16 og det tilkoplete retur-røret 17 til blandekammeret.

I overensstemmelse med oppfinnelsen blir et flytende brennstoff, f.eks. en brennolje, dieselolje eller et annet passende, flyktig, flytende brensel, innført i gassreturrøret gjennom en mateledning 18 for brennstoff.Mateledningens innløp er plassert så nær monteringsflensen som praktisk mulig. Ledningens 18 brennstoffinnløp er fortrinnsvis ført inn i returrøret 17 ovenfra.

Innføringen av det flytende brennstoffet i returrøret 17 når brenneren er i drift, vil resultere i de hete gassformete forbrenningsprodukter, som varmer opp det flytende brennstoffet, slik at dette hurtig overføres til gassformet tilstand. På det tidspunkt brennstoffet strømmer inn i blandekammeret opptrer det i gassform og vil blande seg med den innstrømmende forbrenningsluften til dannelse av en hovedsakelig homogen gassformet brenselblanding. Etter som de forbrenningsgassene, som kommer inn i returrøret 17 er praktisk talt frie for oksygen, vil det forstås at det ikke finner sted noen forbrenning inne i dette,

og at returrøret når brenneren drives med flytende brennstoff, vil fungere som et forgassingskammer, hvor brennstoffet blir overført fra flytende til gassformet tilstand.

Organ for tenning av brennstoffet består av en start-

eller tennbrenner 19. Som det vil forstås kan tennbrenneren være enten olje- eller gassfyrt. Som det best fremgår av fig.

1 er tennbrenneren anbrakt skrått, slik at den danner en vinkel med brennerens 10 lengdeakse, og er rettet inn mot gassreturkanalen 16. Den beskrevne orientering av tennbrenneren 19 med-fører to viktige funksjoner.' Den er plassert slik at den ikke er på linje med strømmen av luft- og brennstoffblanding, slik at den ikke hindrer luftstrømningen, og anordningen er slik at den begynnende forgassingen av det flytende brennstoffet begunstiges, etter som forbrenningsproduktene fra tennbrenneren hurtig finner frem til gasskanalen 16 og returrøret 17. Det er blitt konstatert at innrettingen av tennbrenneren 19 mot

gassreturkanalen reduserer oppstartingstiden for brenneren 10

til under 30 sekunder ved oljedrift.

I samsvar med oppfinnelsen er et forgreningsrørkammer 20 koplet til monteringsflensen 13. Et antall rørledninger eller gjennomløp 21, som strekker seg gjennom brennerblokkeh 11, forbinder forgreningsrørkammeret 20 med en rekke kanalåpninger 22. Som vist er disse kanalåpninger 22 plassert med innbyrdes mellomrom periferisk rundt utløpsenden 12B av brennermunnstykket mellom ytterenden av munnstykket og gassreturkanalen 16. Det vil forstås at en hensiktsmessig utskiftbar luftdyse 22A kan være anordnet i kanalåpningene eller -munningene 22. Anordningen av kanalåpningene 22 og den innsatte dysen 22A er slik at luften blir innført på en hovedsakelig tangential måte i forhold til den brennerflamme som frembringes under forbrenning.

Tilførsel av luft til forgreningsrøret 20 skjer fra en tappeledning 23, som er koplet til hovedtilførselsledningen 16A for luft. Tappeledningen 23 kan være forsynt med en passende reguleringsventi1 24 og en trykkmåler 25 for kontroll og regulering av luftstrømmen til forgreningsrøret 20 og til-hørende kanaler 22.

Den beskrevne brenneren 10 kan altså fyres med et gassformet brennstoff som f.eks. natur- eller syntetisk gass, lav-trykksgass e.l. ved å utforme et gassinnløp 26, som gassformet brennstoff kan strømme gjennom ved innføring i blandekammeret,

i tilfelle det ønskes gassfyring. Når det ikke blir innført olje i returrøret 17, f.eks. når brenneren 10 utelukkende drives ved hjelp av gass, blir returrøret 17 avkjølt ved å

tappe kjøleluft inn i dette. En slik kjøleluft blir tilført ved hjelp av en annen grenledning 27 for luft, som tappes fra hovedtilførselsledningen. Luft-grenledningen 27 er koplet til oljeinnløpet 18, og gjennom dette ledes kjøleluft inn i retur-røret når brenneren utelukkende er gassdrevet. En ventil 28

er anordnet i tappeledningen 27 for kontroll og regulering av kjøleluftstrømmen til returrøret ved kjøling under gassfyring.

Som det fremgår av fig. 1 kan forgreningsrøret 20 være utformet med åpninger, som er plassert i innbyrdes avstand og er lukket med propper 29. Åpningene ligger på linje med gjennom-løpene eller ledningene 21 som forbinder forgreningsrøret 20

med en kanal 22. Disse åpninger, som er lukket ved hjelp av proppene 29, gjør det mulig å sette én eller flere av gjennom-

løpene 21 ut av funksjon. Dette kan oppnås ved å stenge et eller flere av gjennomløpene 21, dersom dette er ønskelig, idet nevnte åpning, som er lukket med propp 29, skaffer adkomst til det fluktende gjennomløp 21, som ønskes stengt.

Den beskrevne brenneren er i tillegg til sin generelle anvendelighet særlig egnet for fyring av en kjel. I fig. 6 er brenneren 10'vist i kombinasjon med en kjel 30, som er spesielt forenelig med brenneren for å danne en enhet, som er i stand til å produsere damp i løpet av ca. 5 minutter med utgangspunkt i en kald start. Enheten er dessuten i stand til å oppnå et minimum av 86% termisk virkningsgrad. Dette resulterer i brenn-stof fbesparelser på 20-40% over de som kan oppnås med en kjel med sammenlikningsbar størrelse og fyrt ved hjelp' av olje-brennere av tradisjonell eller kjent type.

Kjelen 30 innbefatter en ytre sylindrisk kappe 31 som er innkoplet mellom et par sainletankendevegger"32 , 33. En endevegg 35, som er foret med passende ildfast materiale 35A, er plassert i avstand fra samletankveggen 33 for å avgrense et overtrykkskammer 35B. Den forreste endeveggen 34 er likeledes anbrakt i avstand fra nærliggende samletankvegg 32 for å avgrense et overtrykkskammer 34B, og trenger ikke noen isolerende foring. Over-trykkskammerét 34B har en ventilasjonskanal 36, som er forbundet med en hensiktsmessig skorstein (ikke vist) for utblåsning i atmosfæren.

Mellom de motstående samletankveggene 32, 33 er det innkoplet et røkrør 37, som med sin bakre ende 37A står i forbindelse med overtrykkskammeret 35B. Rundt røkrøret 37 er det anordnet et antall rør 38 med innbyrdes mellomrom i omkrets-retningen og som likeledes er innkoplet mellom samletankveggene 32, 33. I det viste utførelseseksempel er frontveggen 34 forsynt med en brenneråpning 39, som er dimensjonert for å oppta den beskrevne brenneren 10. I overensstemmelse med oppfinnelsen er brennerblokken 11 dimensjonert og formet på en slik måte at den kan anbringes i fluidumtett forbindelse med røkrørets 37 front-åpning 37B. Anordningen er slik at når brenneren 10 er i drift, blir forbrenningsproduktene ledet gjennom røkrøret, hvorved den varmen, som er frembrakt av brenneren, overføres til røkrøret ved stråling og ledning og deretter til det omgivende vannet.

De forbrenningsgasser, som passerer fra røkrøret 37 til det bakre overtrykk skammer, for,etar så en passasje gjennom rørene 38 og strømmer ut fra det fremre overtrykkskammeret 34B til den tilkoplete skorsteinen. Det vil uten videre forstås at den beskrevne kjelen omfatter en fødevannsanordning for tilførsel av vann i kjelen under opprettholdelse av det korrekte vann-nivå, og at kjelen likeledes omfatter den nødvendige tørr-røranordning 42 for oppsamling av den damp som utvikles og for å lede dampen til damputløpet 44 for fordeling til et bruks-sted, f.eks. en radiator, eller for viderebehandling.

Den beskrevne kjelkonstruksjon utmerker seg ved at kjelen 30 bare krever et minimum av varmeoverføringsflateareal når den benyttes i forbindelse med den beskrevne brenneren 10. Eksempelvis krever en kjelenhet på 40 bremsehestekrefter som fyres ved hjelp av tradisjonelle eller kjente oljebrennerut-førelser fra 18,6 til 37,2 m 2 med varmeoverføringsflaten. Den beskrevne kjelen 30 med en tilsvarende ytelse på 40 B.H.P. og som fyres ved hjelp av brenneren 10, som beskrevet i det foregående, krever en varmeoverføringsflate på bare 5,58-7,44 m 2. Denne betydelige reduksjon av arealet av varmeoverførings-flaten som oppnås ifølge oppfinnelsen kan tilskrives den diffusjonsbrenning som blir iverksatt av brenneren og den høye overflatehastighet som frembringes av brenneren og som resulterer i en effektiv overføring av varme til kjelens heteflater ved så vel stråling som ledning.

Fig. 8 viser en modifisert kjelkonstruksjon. KjeIkonstruk-sjonen 50 i fig. 8 likner kjelen ifølge fig. 4, 5 og 6, med den unntakelse at den modifiserte konstruksjonen ifølge fig. 8 er en tretrinnskjei, mens konstruksjonen ifølge fig. 4-6 er en to-trinnskjei.

Som vist i fig. 8 omfatter kjelen 50 en ytre kjelkappe 51, som er lukket ved endene av motstående samletankvegger 52, 53. Mellom samletankveggene 52, 53 er innkoplet et hovedrøkrør 54. Frontveggen 55 befinner seg i avstand fra samletankveggen 51 og er forsynt med en åpning 55A for opptak av den tidligere beskrevne brenneren 10. Mellomrommet mellom frontveggen 55 og den forreste samletankveggen 52 avgrenser et overtrykkskammer 56. En bakre vegg 57, som er foret med ildfast materiale 57A, er plassert i avstand fra den bakerste samletankveggen 53 for å avgrense et bakre overtrykkskammer 58. Mellom de to samletankvegger 52, 53 er det innkoplet et større antall rør 59.

På tvers av det bakre overtrykkskammeret 58 strekker seg en ledeplate 60, som deler kammeret, for å lede de gasser som strøm-mer ut fra røkrøret 54 under ledeplaten 60 gjennom de nedre rør 59, i den hensikt å fastsette gasspassasje nummer to.

En ledeplate 61 strekker seg på tvers av det fremre kammeret 56 for å lede gasser som strømmer ut fra sekundærtrinn-rørene 59 inn gjennom de øvre rørene 59A, som således danner tredje trinn eller passasje for gassene. Etter å ha passert gjennom dette tredje trinn, blåses gassene ut i kammeret 58A over ledeplaten 60 og fra kammeret 58A videre til en avtrekks-anordning 62 eller skorstein. Kjelen 50 svarer i alle andre henseender til den tidligere beskrevne.

Arbeidsmåten for brenneren og kjelen er som følger:

Ved oljefyring og med utgangspunkt i kald start blir den ventil 19A, som regulerer brennstoffstrømmen til tennbrenneren 19, åpnet og brenneren 19 tennes. Som det vil forstås kan tennbrenneren 19 være enten olje- eller gassfyrt. Anordningen og plasseringen av tennbrenneren 19 er slik at dens hete forbrenningsprodukter'blir ledet mot gassreturkanalen 16, slik at returrøret umiddelbart trer i funksjon for å føre hete forbrenningsprodukter tilbake til blandekammeret igjen. Når de hete forbrenningsprodukter, som er frembrakt av denne tennbrenneren, strømmer gjennom returrøret 17, blir den ventil 40, som regulerer "driv"-oljen, åpnet, idet oljen føres gjennom innløpet 18 inn

i returrøret 17, hvor den forgasses ved hjelp av varmen hos forbrenningsgassene som strømmer gjennom dette. Det forgassete flytende brennstoff blir deretter innført i blandekammeret 14, hvor det blandes med forbrenningsluft, som sprøytes inn gjennom dysen 15 under trykk og kontrolleres av ventilen 16A, for.å danne en hovedsakelig homogen, brennbar brenngass-luftblanding. På grunn av brennoljens tilstandsendring fra flytende til gassformet før forbrenning, blir luftmengden, som sprøytes inn gjennom luftdysen, regulert på en slik måte at bare den opti-male luftmengde som er nødvendig for forbrenningen,. tillates adgang til blandekammeret. Den gass-brennstoffblanding, som mates ut gjennom brennermunnstykket, tennes deretter ved hjelp av tennbrenneren 19. Så snart hovedflammen har blitt opprettet, koples brenneren 19 ut, hvoretter flammen gjøres selvforsørgende inntil brennstofftilførselen til innløpet 18 blir avbrutt. Den således frembrakte flamme er en blåflamme med en varmestyrke som

er tilstrekkelig til å medføre nedbrytning av hydrokarbonene til deres grunnstoffer, hydrogen og karbon.

I samsvar med oppfinnelsen blir en del av luften "fra hovedtilførselsledningen 16A tappet gjennom ledningen 23 til forgreningskammeret 20, og herfra blir den ubetydelige luft-mengderi, dvs. under 3%, fordelt til et større antall kanaler 22, som er plassert med innbyrdes mellomrom rundt munnstykkets 12 utløpsende. Luften som ledes inn gjennom kanalene 22, ut-øver en påvirkning på flammen som medvirker til å forkorte,

men opprettholde dennes overflatehastighet, på samme tid som den tilfører det oksygen som trenges for å iverksette diffusjonsbrenningen av det frie hydrogenet og karbonet som er til stede. Denne diffusjonsbrenning forsyner således den blåflam-men, som er frembrakt av brenneren, med en ring av het, lysende gass, som fremmer varmeoverføringen av de hete forbrenningsprodukter til kjelens varmeoverføringsflater. Den diffusjonsbrenning som herved iverksettes, muliggjør hurtig overføring av varme ved så vel varmestråling som varmeledning. Det har vist seg at på grunn av den forbrenning, som den beskrevne brenner er i stand til å gjennomføre, kan det ved en 40 B.H.P. kjel frembringes damp med utgangspunkt i kald start i løpet av ca. 5 minutter. Dette medfører at den syklustid, som brenneren må fungere i, for å holde kjelen på driftsbetingelser, følgelig blir betydelig redusert med vesentlige brennstoffbesparelser til følge. Brenselsøkonomien blir ytterligere begunstiget som følge av brennerens betraktelig forbedrete forbrenningseffek-tivitet, etter som det flytende brennstoff blir brent som en gass istedenfor som en væske, hvilket resulterer i at praktisk talt alt brennstoff blir oppbrukt. På grunn av den totale forbrenning som sikres ved hjelp av den beskrevne brenneren ,:;bli.r forurensningene, som stammer fra forbrenningsproduktene, redusert til et minimum. Også brenningen av olje i dens gassformete tilstand bidrar til å minske dannelsen av sot og karbon, som ellers vil danne seg på kjelens varmeoverføringsflater. Den beskrevne kjel vil således bare ha behov for begrenset ren-gjøring eller overhodet ingen, og dens termiske virkningsgrad kan opprettholdes gjennom hele dens virksomme levetid med et minimum av vedlikehold eller rensing.

Ved å avpasse mengden av forbrenningsluft og diffusjons-luft ved regulering av ventilene 16B og 24, kan styrken av brennerflammen og/eller lysstyrken av diffusjonsbrenningen regu-leres over et vidstrakt område under opprettholdelse av den høye overflatehastigheten for optimal varmeoverføring.

Den beskrevne brenneren 10 kan også fyres utelukkende

ved hjelp av gass og/eller i kombinasjon med flytende drivstoff. Når det ønskes bare gassfyring, frakoples ventilen 40 til olje-ledningen 41 og gassventilen i gassledningen 26 åpnes. Det gassformete drivstoff innføres direkte i blandekammeret 14 gjennom

ledningen 26 og blir blandet med luft for å danne den brennbare gass-luftblanding, som tennes på liknende måte som tidligere beskrevet. Når det imidlertid bare benyttes gass som hovedbrenn-stoff, må det treffes tiltale for å kjøle returrøret 17, slik at det hindres i å brenne gjennom. Dette blir realisert ved å tappe noe kald luft fra hovedtilførselsledningen 16A for luft inn i returrøret 17 gjennom tappeledningen 27 for å avkjøle returrøret 17.Tappeledningen 27 er koplet til oljeinntaket 18, slik at det blir tilført luft inn i returrøret 17 for å kjøle dette når det ikke benyttes olje. En passende solenoidventil 2 7A er montert i tappeledningen 2 7 for å regulere strømmen av kjøleluft til røret 17. Det vil forstås at det blir ledet luft fra forgreningsrøret til de tangentialtrettede kanalene 22 når gass-blir drevet gjennom brenneren 10 på tilsvarende måte som beskrevet i forbindelse med den brenneren som ble drevet med flytende drivstoff.

Det fremgår av den foregående beskrivelse at kjelen kan fyres ved hjelp av enten et flytende brennstoff eller et gassformet brennstoff og/eller ved hjelp av begge disse samtidig, utelukkende ved en hensiktsmessig regulering av ventiler som styrer strømmen av hvert enkelt brennstoff til brenneren. Det vil også uten videre innses at hensiktsmessige automatiske kon-trollanordninger lett kan tilpasses etter brenneren og/eller .kjelen for å utføre helautomatisk kontroll og styring av denne. Selv om oppfinnelsen er beskrevet i tilknytning til flere utførelsesformer av denne, er det innlysende at det kan utføres endringer, variasjoner og modifikasjoner av disse, uten å fravike oppfinnelsens rammer som angitt i etterfølgende patent-krav.

Claims (25)

1. Brenner for brenning av et forgassbart flytende brennstoff, karakterisert ved at den omfatter et brennermunnstykke, som har et innløp og et utløp, et tilkoplet blandekammer, som står i forbindelse med innløpet, organ for innføring av forbrenningsluft i blandekammeret under trykk, idet strøm-ningshastigheten for forbrenningsluftén gjennom blandekammeret gir opphav til en sone i blandekammeret hvor der. råder et redusert trykk, idet brennermunnstykket er forsynt med en gassreturkanal i nærheten av dets utløp og et returrør, som er innkoplet mellom gassreturkanalen og blandekammeret, mens nevnte sone, hvor der hersker et redusert trykk, på sin side foranlediger en strøm av het forbrenningsgass gjennom gassreturkanalen og returrøret, som er koplet til blandekammeret, organ for inn-føring av et flytende brennstoff i returrøret, hvorved de hete forbrenningsgassene iverksetter forgassingen av det flytende brennstoffet før dette kommer inn i blandekammeret for å bli blandet med luften til dannelse av en brennbar gassformet blanding, tennorgan, som er rettet inn i forhold til munnstykket, for å foranledige tenning av nevnte brennbare gassblanding, hvorved det blir oppnådd en flamme med høy flammehastighet og meget høy flammetemperatur, slik at det blir iverksatt en nedbrytning av en del av hydrokarbonene til dannelse av deres grunnstoffer, hydrogen og karbon, og et organ, som er plassert i nærheten av brennermunnstykkets utløp, for å lede en luftstrøm i en stort sett tangential retning relativt lengdeaksen for munnstykket og brennerflammen, idet nevnte luftstrøm gir foranled-ning til diffusjonsbrenningen av det frie hydrogen og karbon samt opprettholdelsen av forbrenningsluftens hastighet.

2. Brenner i samsvar med krav 1, karakterisert ved at sistnevnte organ er anbrakt mellom brennerutløpet og gassreturkanalen.

3. Brenner i samsvar med krav 1, karakterisert ved at sistnevnte organ omfatter et antall kanaler, som er fordelt med mellomrom periferisk rundt munnstykkets utløp samt rettet inn stort sett tangentialt relativt utløpet, og et for-greningsrør eller -kammer, som er plassert omkring munnstykket, og gjennomløp, som tjener til å forbinde forgreningsrøret gjen-sidig med hver av kanalene, og organ for å forsyne forgrenings-røret med luft.

4. Brenner i samsvar med krav 3, karakterisert ved at den innbefatter organ for kontroll av luftstrømmen gjennom ett eller flere av nevnte gjennomløp.

5. Brenner for brenning av et forgassbart, flytende brennstoff, omfattende et brennermunnstykke med et innløp og et utløp, et tilkoplet blandekammer som står i forbindelse med innløpet, organ for innføring av forbrenningsluft i blandekammeret under trykk, hvorved forbrenningsluftens strømningshastighet gjennom kammeret gir opphav til en sone i blandekammeret hvor der råder et redusert trykk, en gassreturkanal i nærheten av munnstykkets^ utløp, og et gassreturrør som forbinder returkanalen med blande kammeret, og organ for innføring av et flytende brennstoff i returrøret, hvorved de hete forbrenningsgassene iverksetter en forgassing av det flytende brennstoffet før innføringen i blandekammeret, slik at det dannes en brennbar, gassformet brenselsblanding, karakterisert ved en tennanordning for tenning av den gassformete brenselsblandingen og som er plassert slik at den danner en vinkel med munnstykkets akse samt er rettet stort sett inn mot gassreturkanalen.

6. Brenner i samsvar med krav 5, karakterisert ved at tennanordningen omfatter en drivstoffbrenner, som er rettet skrått inn mot gassreturkanalen, slik at forbrenningsproduktene fra drivstoffbrenneren blir utnyttet for hurtig gjennomføring av forgassingen av det flytende brennstoffet som er innført i returrøret.

7. Brenner i samsvar med krav 6, karakterisert ved at drivstoffbrenneren omfatter en gassbrenner.

8. Brenner i samsvar med krav 6, karakterisert ved at drivstoffbrenneren omfatter en brenner for flytende brennstoff.

9. Brenner i samsvar med krav 5, karakterisert ved at den innbefatter et større antall kanaler som er fordelt med mellomrom periferisk rundt nevnte utløp, et fordelings-kammer eller -rør for luft, gjennomløp som er innbyrdes forbundet mellom hver av nevnte kanaler og luftfordelingskammeret, idet kanalene er plassert mellom utløpet og gassreturkanalen, og organ for innføring av luft i fordelingskammeret og de tilkoplete kanalene, hvorved luft, som strømmer ut gjennom kanalene, iverksetter diffusjonsbrenningen av det frie hydrogenet og karbonet i flammen.

10. Brenner i samsvar med krav 6, karakterisert ved at brenneren er anordnet nedstrømsvis av blandekammeret, slik at den leverer en uhemmet luftstrøm gjennom blandekammeret.

11. Brenner i samsvar med krav 9, karakterisert ved at den innbefatter utskiftbare dyser eller munnstykker for å regulere luftstrømmen gjennom nevnte kanaler.

12. Brenner i samsvar med krav 5, karakterisert ved kombinasjonen med en kjel.

13. Kjel av det slag som er innrettet til å produsere damp eller varmt vann i løpet av noen få minutter med utgangspunkt i en kald start, karakterisert ved at den omfatter en kjelkappe, som ved endene oppviser samletankvegger, som befinner seg i avstand fra hverandre, og en endevegg, som ligger i avstand fra hver av samletankveggene, for å avgrense et overtrykkskammer mellom hver samletankvegg og nærliggende endevegg, et røkrør, som er innkoplet mellom samletankveggene, og en brenneranordning som er innrettet til å bevirke tenning inn i røkrøret, idet brenneranordningen innbefatter et brennermunnstykke, som er anordnet i fluidumtett forbindelse med røkrøret, hvilket munnstykke har et innløp og et uløp, et blandekammer, som står i forbindelse med innløpet, organ for innføring av forbrenningsluft i blandekammeret under trykk, hvorved luftens strømningshastighet skaper en sone i blandekammeret hvor der råder et redusert trykk, hvilket munnstykke oppviser en gassreturkanal og et returrør, som forbinder returkanalen med blandekammeret, idet den sonen i blandekammeret hvor der råder et redusert trykk foranlediger en strøm av hete forbrenningsgasser gjennom gassreturkanalen og det tilkoplete returrøret til blandekammeret, organ for innføring av et flytende brennstoff i returrøret, hvorved de hete forbrenningsgassene bevirker forgassingen av det flytende brennstoffet før det blandes med forbrenningsluften. i blandekammeret, for å danne en brennbar, gassformet brennstoffluftblanding, organ, som er plassert rundt utløpet av brennermunnstykket, for å lede en strøm av luft omkring utløpet i en stort sett tangential retning, i forhold til brennermunnstykkets akse, hvorved nevnte luftstrøm iverksetter diffusjonsbrenningen av det frie hydrogenet og karbonet i flammen, for å frembringe en lysende flamme og således sikre overføring av varme ved både stråling og ledning til rø krøret, slik at varmeoverføringen til kjelvannet maksimaliseres, og en tennanordning for tenning av den gassformete brennstoff-luftblandingen.

14. Kjel i samsvar med krav 13, karakterisert ved at tennanordningen omfatter en tennbrenner, som er anordnet slik at den danner en vinkel med brennermunnstykkets akse og som er rettet inn mot gassreturkanalen for hurtig igangsetting av strømmen av hete forbrenhingsprodukter gjennom gassreturkanalen.

15. Kjel i samsvar med krav 13, karakterisert ved at den innbefatter et større antall rør, som er instal-lert mellom samletankveggene og plassert i innbyrdes periferi-avstander rundt røkrøret, hvilke rør avgrenser en sekundær gasspassasje, idet de gasser, som passerer gjennom disse, mates ut i et nærliggende overtrykkskammer for utblåsing i atmosfæren.

16. Kjel i samsvar med krav 15, karakterisert ved at den innbefatter en annen serie rør, som er anbrakt med mellomrom rundt røkrørene, og som avgrenser en tredje gass-passas je, idet de gasser, som passerer gjennom nevnte annen serie av rør, blåses ut i atmosfæren.

17. Kompakt brenner-kjelanordning med en forbedret oppvarmingssyklus for å bevirke betydelige brenselsbesparelser og innrettet til å fyres alternativt og/eller samtidig med et gassformet og/ eller flytende brennstoff, karakterisert ved at den omfatter en kjelkappe, et par samletankvegger, som er plassert i avstand fra hverandre samt forbundet med kjelkappen, og en endevegg, som befinner seg i avstand fra hver av samletankveggene, i den hensikt å avgrense et overtrykkskammer mellom hver endevegg og dens nærliggende samletankvegg, et røkrør, som er innkoplet mellom samletankveggene, et antall rør, som er montert inn mellom samletankveggene, idet den ene av ende-veggene er utformet med en åpning for opptak av en brenner, en kombinert gass- og oljebrenner, som er montert i nevnte åpning og som er koplet fluidumtett sammen med røkrøret, og hvor nevnte munnstykke har en innløps- og en utløpsende, hvilken utløpsende er anbrakt i røkrøret, et brennstoff-luft-blandekammer, som står i forbindelse med munnstykkets innløp, organ for innføring av luft under trykk i blandekammeret, en gassreturkanal som er plassert i nærheten av munnstykkets utløp, et returrør for å forbinde gassreturkanalen og blandekammeret med hverandre, organ for innføring av et flytende brennstoff i returrøret, hvorved de hete forbrenningsgassene bevirker en forgassing av det flytende brennstoffet før innstrømningen i blandekammeret, organ for innføring av et alternativt gassformet brennstoff i blandekammeret, et tennings-brennermunnstykke som er rettet inn mot gassreturkanalen, hvorved forbrenningsproduktene fra tennbrenneren bevirker den begynnende forgassing av det flytende brennstoffet, og et organ for å frembringe et brennerflammehastighets- og diffusjonsflammemønster som begunstiger overfø ringen av varmeenergi til røkrøret både ved stråling og ledning.

18. Kompakt brenner-kjelanordning i samsvar med krav 17, karakterisert ved at sistnevnte organ omfatter et antall kanaler, som er plassert med periferiske mellomrom rundt utløpet av brennermunnstykket, et luftforgrenings-kammer, og et antall gjennomløp, som forbinder nevnte kanaler og forgreningskammeret med hverandre, hvilke kanaler er anordnet slik at de leder luft inn i en stort sett tangential retning i forhold til brennermunnstykkets akse, hvorved nevnte luft bevirker diffusjonsbrenningen av det frie hydrogenet og karbonet i flammen og virker til å forkorte flammemønsteret og opprettholde overflatehastighet for å gjennomføre en maksimal overføring av varmeenergi ved både stråling og ledning.

19. Brenner-kjelanordning i samsvar méd krav 18, karakterisert ved at den innbefatter organ for inn-føring av kjøleluft i returrøret når brenneren fyres utelukkende med gass, som ledes inn i blandekammeret gjennom nevnte alternative brennstofftilførselsorgan.

20. Brenner-kjelanordning i samsvar med krav 16, karakterisert ved at den innbefatter en skundær serie av rør, som er innkoplet mellom nevnte samletankvegger, idet denne sekundære serie av rør bestemmer et tredje sett varme-overf øringsf later .

21. Fremgangsmåte ved forbrenning av et flytende brennstoff på en slik måte som begunstiger dets flamme- eller tennings-egenskaper med henblikk på å maksimalisere overføringen av varme, som blir frembrakt av de resulterende forbrenningsprodukter, til en heteflate, karakterisert ved at den omfatter følgende arbeidstrinn: at det frembringes en varmemengde som er tilstrekkelig til å sette igang overføringen av et flytende brennstoff til dets gassformete tilstand, at nevnte frembrakte varme blir utnyttet til å overføre et flytende brennstoff til dets gassformete tilstand uten å iverksette brenning av det .flytende brennstoffet, nemlig ved å bringe dette i varmeoverførende kontakt med nevnte frembrakte varme, at nevnte flytende brennstoff i sin om-dannete gassformete tilstand blandes med luft for å danne en brennbar gassformet brennstoff-luftblanding, at denne brennbare gassformete brennstoff-luftblanding . tennes for å danne en oppvarmingsflamme, at en del av forbrenningsproduktene, som frembringes ved brenning av den brennbare brennstoff-luftblanding blir utnyttet for å sette iverk den fortsettende forgassing av det flytende brennstoffet for blanding med luft, til dannelse av en brennbar gassformet brennstoff-luftblanding, i den hensikt å holde oppvarmingsflammen vedlike, og at det innføres ytterligere luft rundt den frembrakte oppvarmingsflammen, for å iverksette diffusjonsbrenningen av det frie hydrogenet og karbonet i flammen.

22. Fremgangsmåte i samsvar med krav 21, karakterisert ved at den innbefatter følgende trinn: at begynnelsesvarmemengden blir frembrakt ved hjelp av en tennbrenner, og at forbrenningsproduktene fra tennbrenneren utnyttes til å omdanne det flytende brennstoffet til dets gassformete tilstand ved direkte varmeoverføring mellom dette og forbrenningsproduktene, som frembringes av tennbrenneren.

23. Fremgangsmåte i samsvar med krav 21, karakterisert ved at den innbefatter følgende trinn: at det innføres forbrenningsluft under trykk for blanding med nevnte flytende brennstoff i dets gassformete tilstand, idet forholdet mellom luftmengden og forgasset brennstoff er tilstrekkelig for å iverksette dannelse av en støkiometrisk homogen brennstoff-luftblanding, som er i stand til å utvikle en flamme med tilstrekkelig høy overflatehastighet og flammetemperatur til å forårsake nedbrytning av en del av hydrokarbonene til deres grunnstoffer, og at det innføres bare en liten prosentdel av ytterligere luft rundt flammen, nemlig tilstrekkelig til å bevirke diffusjonsbrenning av det frie hydrogenet og karbonet i flammen og opprettholde dennes overflatehastighet.

24. Fremgangsmåte i samsvar med krav 23, karakterisert ved at den ytterligere lufttilførsel blir holdt på under 3% av den luft som trengs for forbrenning.

25. Fremgangsmåte ved forbrenning av et flytende brennstoff på en slik måte som begunstiger dettes flammeegenskaper, for å maksimalisere overfø ringen av varme, som frembringes av de resulterende forbrenningsprodukter, til en heteflate, karakterisert ved at den omfatter følgende arbeidstrinn: at det settes igang et tennbluss for å utvikle hete forbrenningsprodukter, at de hete forbrenningsproduktene fra tennblusset blir anvendt til å omdanne et flytende brennstoff til dets gassformete tilstand, at brennstoffet i dets gassformete tilstand blir blandet med luft for å danne en brennbar gassformet brennstoff-luftblanding, at den brennbare brennstoff-luftblandingen tennes ved hjelp av nevnte tennbluss til dannelse av en oppvarmingsflamme, at en del av de forbrenningsprodukter, som frembringes ved brenning av den brennbare brennstoff-luftblandingen, blir utnyttet for å iverksette den fortsettende forgassing av brennstoffet for blanding med luften til dannelse av en brennbar gassformet brennstoff-luftblanding for å holde opp-varmingsf lammen vedlike, idet det blir tilsatt ytterligere luft rundt oppvarmingsflammen, som frembringes ved forbrenningen av brennstoff-luftblandingen, for å sette iverk diffusjonsbrenningen av det frie hydrogenet og karbonet i flammen.