SE434565B - Brennare for flytande och/eller gasformiga brenslen - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 7806159-5 Genom denna utformning av brännaren reduceras - såsom ingående försök har visat -'NOX-halten i rökgaserna väsentligt över ett brett belastníngsíntervall, varvid man samtidigt erhåller god flamstabilitet. Genom det första ringrummet bildas en zon med ringa inerta gaser, varigenom god antändlighet för bränslet uppnås. Vridningen av den genom det första ringrummet tillförda friskluften tjänstgör för upprivning av bränslekonen. Därvid sker i denna zon primär förbränning under understökíometriska betingelser, som för- svårar bildning av NOX. Slutligen uppnås i denna zon god flamstabílitet, d.v.s. på grund av de goda tändförhållandena kan flamman inte slockna; Genom tillförsel av en rökgas-luft- blandning över det andra ringrummet erhålles en sekundär förbränningszon, i vilken på grund av den relativt stora inertgasandelen flamtemperaturen inom bestämda gränser hålles lågt. Detta verkar likaledes så att NOX-bildningen försvåras och därmed att de bildade rökgasernas NOX-halt hålles lågt.

Vridningen av den över den andra ringrummet tillförda rök- gas-luftblandningen tjänstgör för ytterligare uppprivning av bränslekonen. Genom den rotationsfria tillförseln av en rök- gas-luft-blandning genom det tredje ringrummet uppbromsas vridningen av flamgaserna och därmed intensifieras ombland- ningen av bränslegasen med rökgas-luft-blandningen. Dessutom centreras förbränningsgasernas totalmassa, d.v.s. det upp- står ingen ensidig förskjutning av lågan. Genom den över de rätlinjiga genomgångarna tillförda rökgas-luft-blandningen, som vid stor brännarbelastning proportionellt överväger i förhållande till den över det andra och det tredje ringrum- met tillförda blandningen, uppnås än en gång god ombland- ning med bränslegasen, utan att en ny vridning tillföres.

Sålunda undvikes genom centrifugalverkan separation av kalla och varma gasstråk. Slutligen bidrar denna omblandning till fullständig förbränning av även de sista bränslepartiklarna.

Sammanfattningsvis erhåller man sålunda genom anordningen av flera genomgångar samt flera till varandra anslutande ring- rum, genom vilka med avseende på sammansättningen olika gas- strömmar tillföres förbränningen, en brännare, som vid drift 10 15 20 25 30 7806159-5 för till oväntat låga NOX-haliar i de vid förbränningen bildade rökgaserna, till och med vid relativt liten belastning. _ Ett utföringsexempel av föreliggande uppfinning är närmare belyst i den följande beskrivningen med rit- ningen. På ritningen visar fig. 1 ett axialsnittt genom en brännare enligt uppfinningen, fig. 2 schematiskt förenklat ett snitt genom en ånggenerator, som är utrustad med brännaren enligt fig. 1, och fig. 3 och H vardera en vy av ändrade ånggenera- torer och med var sin brännare enligt upbfinningen.

Enligt fig. 1 är på väggen 1 av en förbrän- ningskammare 92, t.ex. av en ånggenerator, medelst flera skruvar 2 en ringskiva 3 av plåt fäst, vilken har en hål- cylinder H, som sträcker sig genom väggen 1 till förbränninge- kammaren 92. Inom hålcylindern uppvisar ringskivan 3, sexton rör 5, som likaledes sträcker sig i riktning mot förbränninge- kammaren 92 och bildar rätlinjiga genomgångar för en rökgas- luft-blandning. Det av hålcylindern H begränsade rummet är i radial riktning inåt fram till ringskivans 3 håldiameter utfylld med en muffel 6, som består av keramiskt material och genom vilken rören 5 sträcker sig. Tyngdpunkten för rörens 5 utträdestvärsnitt ligger på en delningscirkel med dia- metern D2, som här är 1,5 gånger så stor som innerdiametern D1 av muffeln 6. På ringskivan 3 är medelst skruvarna 2 också gpundplattan 10 av en som helhet med B betecknad brännare fästad. Grundplattan uppvisar en central öppning av samma storlek som ríngskivan 3 och dessutom mot rören 5 i sin anordning och storlek svarande öppningar 11. På grund- plattan 10 är en cylindrisk plåtmantel 12 fastsvetsad, som i sin i fig. 1 vänstra ände övergår till en plan frontplatta 13. Till plåtmanteln 12 är upptill i fig. 1 en i tvärsnitt rektangulär plâtkanalïk ansluten. Utgående från genomträng- ningskurvan mellan plâtmanteln 12 och plåtkanalen 1H ut- breder sig en trattformig plåtsektion 16, som avsmalnar i riktning mot brännaraxeln. I den i fig. 1 vänstra änden av 10 15 20 '25 30 35 7806159-5 plåtsektionen 16, som uppvisar flera runda öppningar 17, an- sluter sig ett torusformigt bleck 18, som sedan övergår i en andra trattformig plåtsektion 19, i vilken en bleckcylinder 20 ansluter sig, som utbreder sig ett stycke in i muffeln 6 och ligger an mot denna. Den av sektionerna 16, 18, 19 och 20 bildade plåtkroppen är fastsvetsad i området för övergångsstället mellan sektionerna 19 och 20 med grund- plattan 10. K På frontplattan 13 är en sig inåt sträckande cylindrisk plåtinsats 25 fastsvetsad, som i sin i fig. 1 vänstra ände är försedd med en ringskiva 26,som i sin centrala öpppning övergår till ett axialt rörstycke 27. I detta rör- stycke 27 sitter ett rör 30, som medelst skurvar 31 är fästat i rörstycket 27 och som i närheten av sin i fig. 1 högra ände uppbäres av tre radiala stödelement 32 i plåtoylindern 20. Röret 30 uppbär i sin i muffeln 8 inskjutande ände flera utåtriktade skovelformiga vridelement 33, vars yttre ändar är förbundna med varandra över en ring 30. Det mellan denna ring 3H och röret 30 bildade och med vridelementen 33 för- seda rummet är brännarens andra ringrum, medan rummet mellan ringen 30 och muffelns 3 inre begränsning bildar brännarens tredje, från vridelement fria ringrummet.

Inne i röret 34 är ett styrrör H0 anordnat, som i sin i fig. 1 vänstra ände över radiala stödelement H2 är infört i röret 30 och säkrat med skruvar 43 mot axiell för- skjutning. I fig. 1, till höger om stödelementen, är styr- röret H0 försett med skovelformiga vridelement, som sträcker 'sig radiellt utåt ända fram till röret 30 och alstrar en vrid- ning i samma riktning som vridelementen 33 i det andra ring- rummet. Rummet mellan röret 30 och styrröret H0 är brännarens första med vridelement försedda ringrum. De tre beskrivna ringrummen ansluter sålunda omedelbart till varandra.

Det av den cylindriska plåtínsatsen 25 med ring- skivan 26 begränsade rummet begränsas i fig. 1 på sin vänstra sida av en täckplatta 60, som medelst skruvar 8 är fäst på fontplattan 30. Täckplattan 60 har i sitt centrum ett hål med ett rör 62, som skjuter in i styrröret H0 och omger en 10 15 20 25 30 7806159'*5 brännarlans 51. Brännarlansen 51 är i sin till täckplattan 60 gränsande ände fäst på denna platta över ett huvud 80 medelst skruvar 81. Brännarlansens 51 andra ände uppvisar ett förstofftningshuvud 50, som över tre radíalt fjädrande element H5 centriskt uppbäres i styrröret H0.

Utom brännarlansen 51 är på täckplattan medelst skruvar 72 fäst en antändningsbrännare 66, som i fig. 1 sträcker sig över rörstycket 27 fram till området för plåt- cylíndern 20. Antändningsbrännaren 66 uppvisar en anslut- ning 73 för högspänning, som på ett ej närmare beskrivet sätt är förbunden med en gniststräcka 70. Dessutom har an- tändningsbrännaren 66 en anslutning 75 för gas, som står i förbindelse med en bunsenbrännarliknande mynning 76. Brän- narlansen 51 uppvisar en anslutning 83 för tillförsel av brännolja och dessutom en anslutning 80 för tillförsel av förstofftningsänga. Diametralt mitt emot antündningsbrän- naren 66 är på täckplattan 60 anbringad en rörkrök 86 för tillförsel av friskluft.

Enligt fig. 2 utbreder sig den av brännaren B alstrade lågan in i brännkammaren 92 av den som helhet med D betecknade ânggeneratorn. Över brännkammaren 92 ansluter en rökgaskanal 93, i vilken, såsom schematiskt är visat, en uppvärmningsyta 90 är anordnat, i vilken vatten förvärmas, förångas och eventuellt överhettas. De kylda rökgaserna lämnar ånggeneratorn över en ledning 91. Brännarens B rör- krök 88 är över en ledning 101 förbunden med en frískluft- fläkt 100. För tillförsel av rökgas till brännaren B är i rökgaskanalens 93 övre ände en uttagsledning 106 ansluten, som över en církulationsfläkt 107 är förbunden med plåt- kanalen 10. Mellan utgången av církulationsfläkten 107 och brännaren B mynnar in i plätkanalen 10 en ledning 102, som grenar ut från utloppet av friskluftfläkten 100. I ledningen 102 är ett strypspjäll anordnat och i plåtkanalen 10 med- ströms ledningens 102 mynning finns en statisk blandare 9.

Vid drift av brännaren tillföres över ledningen 101 och rörkröken 86 H - 20 procent av den av friskluft- fläkten 100 matade friskluftmängden direkt till brännaren och 10 15 20 25 30 17806159-5 denna luft ges i det första ringrummet mellan röret 30 och styrröret H0 en roterande rörelse medelst vridelementen H0. Ãterstoden av den av färskluftfläkten 100 matade luften ström- mar över ledningen 102 till den statiska blandaren 9, där _ blandning med den av cirkulationsfläkten 107 matade rökgasen sker. Den bildade rökgas-luft-blandningen går sedan över plâtkanalen 1H in i brännaren, i vilken den delar upp sig i tre strömmar. En första delström av blandningen når över det andra ringrummet mellan röret 30 och ringen 34 med en roter- ande rörelse, som åstadkommes av vridelementen 33, in i muffeln 6. Den andra delströmmen av blandningen når över det tredje ringrummet mellan ringen Bfl och muffeln 6 utan roterande rörelse in i muffeln och brännkammaren 92. Den tredje delströmmen av blandningen strömmar över öppningarna 17 i plåttratten 16 in i den av grundplattan 10, plåtmanteln 12 och plåtkropparna 16, 18, 19 begränsade fördelningskammaren, varifrån rörgas- luft-blandningen över genomgångarna 11, 5 når in i brännkam- maren 92. Genom den över det första ringrummet tillförda friskluften förbrännes den över brännarlansen 51 tillförda eldningsoljan först understökiometriskt, varefter en sekun- där förbränning under användning av rökgas-luft-blandningens luftandel sker, som tillföres över det andra ringrummet med lämplig turbulens samt över det tredje ríngrummet utan turbulens.

För antändning av brännaren, som sker med antändningsbrän- naren 66, kan tillförseln av rökgas-luft-blandningen inställas liten eller strypas helt. i Vid anordningen enligt fig. 3 matar friskluft- fläkten 100 endast den_för den primära förbränningen nöd- vändiga luftmängden. Den med rökgasen tillförda sekundära luftmängden tillföres över en fläkt 107' som delvis över ledningen 106 insuger rökgas och delvis över en rörstuts 111 insuger frisk luft. Blandningen av rökgas och luft sker så- lunda i fläkten 107', vars utlopp är förbunden med plåt- kanalen 1U. Vid rörstutnvnn 111 mynning in i ledningen 106 är anordnad en svängbar klaff 112, genom vilkens inställ- ningsändring växelvis rökgasströmmen eller luftströmmen kan strypas. På detta sätt kan med klaffen 112 det önskade för- hållandet rökgas/luft inställas. Avvikande från den i fig. 1 beskrivna formen är vid brännaren B' enligt fig. 3 det 7 10 20 25 30 35 7806159~5 torusformiga bleoket 18 över nn plan, vinkelrät mot brännar- axeln stående plåtvägg 115 förbunden med plåtmanteln 12 - i stället för över en trattformig plåtsektion. Plåtväggen 115 när ett litet stycke in i plåtkanalen 1H och i slutet av denna vägg är en omkring en horisontal axel svängbar 'klaff 117 anordnad. Genom denna utformning av brännaren kan uppdelningen av rökgas-luft-blandningen inställas på det andra och det tredje ringrummet på ena sidan och genomgângarna på andra sidan medelst klaffen 117. Detta är till fördel vid drift av brännaren med liten belastning, eftersom då genomgång- arna företrädesvis genomströmmas av rökgas-luft-blandningen.

Vid utföringsexemplet enligt fíg. H matas brän- naren B' åter över en fläkt 107' med en rökgas-luft-blandning, varvid emellertid rökgas insuges från rökgaskanalen med ejektorverkan. För detta ändamål är en ejektor 110 anord- nad i ledningen 106 och en ejektor 109 anordnad i rörstutsen 111, varvid dessa båda ejektorers luftmunstycken är anslutna över en ledning 108 i friskluftfläktens 100 utlopp. Vid led- ningens 108 förgreningsställe är ett strypspjäll 120 anord- nat, så att de båda ejektorerna växelvis kan matas med olika stora luftmängder. Det är även möjligt att endast en av dessa båda ejektorer är anordnad.

Brännarna B och B' kan-frånsett den med gas drivna antändningsbrännaren 66 - vara utbildade som rena oljebrännare, såsom den i fig. 1 visade. Brännarna kan även vara utbildade som rena gasbrännare. I detta fall anordnas flera gasbrännarmunstycken lämpligen i det tredje ringrummet likformigt fördelade över dess periferi och i det första ringrummet minst en alltid brinnande, med gas matad, så kallad hjälpbrännare. Förutom dessa bägge utföringsformer är det även möjligt att utforma brännarna som kombinerade brännare, d.v.s. att drift kan genomföras växelvis med olja och med gas. I detta fall uppvisar den flera gasbrännarmunstycken i det tredje ringrummet samt minst en hjälpbrännare i det första ringrummet och dessutom en olíebrännarlans i centret.

Claims (13)

10 15 20 25 30 35 7806159-5 PATENTKRAV 1. k ä n n e t e c k n a d- av att brännaren jämte ett bränsle- Brännare för flytande och/eller gasformiga bränslen, tillförselorgan (51) har ett första inre, med vridelement (41) försett ringrum för tillförselav friskluft, ett andra, omkring det första ringrummet anordnat, likaledes med vridelement (33) försett ringrum för tillförsel av en rökgasluft-blandning och ett tredje, omkring det andra ringrummet anordnat, från vrid- element fritt ringrum likaledes för tillförsel av rökgas- luft-blandning, och att omkring det tredje ringrummet flera över brännarens periferi fördelade, huvudsakligen rätlinjiga genomgångar för en rökgas-luft-blandning är anordnade.

2. n a d av att det tredje ringrummet begränsas utåt av en cirkel- cylindrisk yta på en muffel (6), i vars vägg genomgångarna är Brännare enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k- anordnade.

3. n a d av att tyngdpunkterna för genomgångarnas utträdestvär- Brännare enligt patenkravet 2, k ä n n e t e c k- snitt ligger på en delningscirkel, vars diameter (D2) är 1,2 - 1,8 gånger så stor som innerdiametern (D1) àv muffeln (6) vid dess utlopp.

4. Brännare enligt patentkravet 2 eller 3, k ä n n e- t e c k n a d av att summan av genomgångarnas fria tvärsnitt utgör 5 - 20 procent av muffelns (6) utloppscirkelyta.

5. t e c k n a d av att genomgångarna är riktade parallellt Brännare enligt något av patentkraven 1 - U, k ä n n e- med brännaraxeln.

6. Brännare enligt något av patentkraven 1 - 5, k ä t e c k n a d av att det andra och det tredje_ringrummet n n e- är anslutna till en gemensam fördelningskammare av brännaren och genomgångarna är anslutna till en från fördelningskammaren skild, med rökgas-luft-blandningen matad ringkammare.

7. t e c k n a d samt genomgångarna är anslutna till en gemensam fördelninge- Brännare enligt något av patentkraven 1 - 5, k ä n n e- av att det andrazxfludet tredje ringrummet kammare av brännaren. 10 15 20 25 7806159-5 9

8. Brännare enligt något av patentkraven 1 - 7, k ä n- n e t e c k n a d av att den är så dímensionerad, att vikt- förhållandet av den totala genomförda luften till den genom- förda rökgasen ligger mellan gränserna 1:4 och 4:1.

9. Brännare enligt något av patentkraven 1 - 8, k ä n- n e t e c k n a d av att den är så dimensionerad, att den i det första ringrummet genomförda friskluftmängden utgör H - 20 procent av den totalt i brännaren genomförda förbrän- ningsluftmängden.

10. Brännare enligt något av patentkraven 1 - 9, k ä n- n e t e c k n a d av att ett oljebrännarmunstycke (50) är anordnat i brännarens centrum för tillförsel av flytande bränsle.

11. n e t e c k n a d av att flera gasbrännarmunstycken är an- Brännare enligt något av patentkraven 1 - 10, k ä n- ordnade i det tredje ringrummet jämnt fördelade över dess periferi för tillförsel av gasformigt bränsle.

12. n a d av att i området för det första ringrummet minst en Brännare enligt patentkravet 11, k ä n n e t e c k- gas-hjälpbrännare är anordnad.

13. Brännare enligt något av patentkraven 1 - 12, k ä n- n e t ec k n a d av att vridelementen (41) i det första ringrummet har samma vridriktning som vridelementen (33) i det andra ringrummet. 1%. n e t e c k n a d av att det första ringrummet över en ledning (86, 101) är förbundet med en friskluftfläkt (100). Brännare enligt något av patentkraven 1 ~ 13, k ä n-