SE440937B

SE440937B - ENERGIPRODUKTIONSANLEGGNING

Info

Publication number: SE440937B
Application number: SE8303604A
Authority: SE
Inventors: A Moldri
Original assignee: Interflame Ab
Priority date: 1983-06-23
Filing date: 1983-06-23
Publication date: 1985-08-26
Also published as: SE8303604D0; EP0179765A1; KR850000591A; JPS60501670A; DK57985A; DK57985D0; WO1985000200A1; SE8303604L

Description

10 830360h~6 2 enlighet med uppfinningen utförd anläggning. 10 830360h ~ 6 2 plant constructed in accordance with the invention.

Fig. 1 är en schematisk sidvy av brännkammaranordningen, varvid dess anslutning till förbränningsmotorns avgassystem och den avgasvärmda ånggeneratorn är visad antydningsvis; Fig. 2 visar brännkammaranordningen i längdsnitt.Fig. 1 is a schematic side view of the combustion chamber device, wherein its connection to the exhaust system of the internal combustion engine and the exhaust gas heated steam generator is shown indicatively; Fig. 2 shows the combustion chamber device in longitudinal section.

Den på ritningarna visade brännkammaranordningen utgör en del av en energiproduktionsanläggning, som även omfattar dels en dieselmotor vilken utgör huvudmotor på ett fartyg, och en avgasvärmd ånggenerator, en s.k. avgaspanna.The combustion chamber device shown in the drawings constitutes part of an energy production facility, which also includes on the one hand, a diesel engine which is the main engine of a ship, and an exhaust gas heated steam generator, a so-called exhaust boiler.

Dieselmotorn och avgaspannan är konventionella och visas därför ej närmare. Brännkammaranordningen är i sin helhet betecknad med ll, medan dieselmotorn och avgaspannan är betecknade med 12 resp. 13 (Fig. 1).The diesel engine and exhaust boiler are conventional and are shown therefore not closer. The combustion chamber device is in its entirety denoted by ll, while the diesel engine and the exhaust boiler are denoted by 12 resp. 13 (Fig. 1).

De av dieselmotorn 12 alstrade syrehaltiga avgaserna matas in i ett avgasintag 14 på brännkammaranordningen ll ' vid en temperatur på exempelvis något över 300°C. Inuti brännkammaranordningen värms avgaserna genom förbränning av brännolja medelst en brännare 15, som i detta fall är en pressluftbrännare till vilken brännolja matas genom en ledning 16 och förstoftningsluft (primärluft) tillförs medelst en fläkt 17. Avgaserna avlänkas samtidigt 900 innan de går vidare till avgaspannan 13 med en temperatur som kan variera efter omständigheterna vid varje särskilt tillfälle men som i praktiken ej överstiger 470-480OC.The oxygen-containing exhaust gases generated by the diesel engine 12 fed into an exhaust intake 14 on the combustion chamber device 11 at a temperature of, for example, slightly above 300 ° C. Inside the combustion chamber device heats the exhaust gases by combustion of fuel oil by means of a burner 15, which in this case is a compressed air burner to which fuel oil is fed through a line 16 and atomizing air (primary air) is supplied by means of a fan 17. The exhaust gases are simultaneously diverted 900 before proceeding to the exhaust boiler 13 at a temperature which may vary according to the circumstances of each particular occasion but which in practice does not exceed 470-480OC.

Frånsett den relativt ringa mängden förstoftningsluft tillförs det för förbränningen behövliga syret med av- gaserna.Apart from the relatively small amount of atomizing air the oxygen required for combustion is supplied with the gases.

Den närmare utformningen av brännkammaranordningen ll framgår av fig. 2. Generellt har den del av brännkammar- anordningen där värmningen sker formen av en cirkulär- cylindrisk kropp, vid vars ena ände brännaren 15 är anordnad koaxiellt och vars andra ände bildar ett utlopp för de värmda avgaserna. De från motorn 12 kommande avgaserna inmatas i huvudsak radiellt i den cylindriska kroppen vid den förstnämnda änden.The more detailed design of the combustion chamber device 11 shown in Fig. 2. In general, the part of the combustion chamber the device where the heating takes place in the form of a circular cylindrical body, at one end of which the burner 15 is arranged coaxially and the other end of which forms an outlet for the heated exhaust gases. Those coming from the engine 12 the exhaust gases are fed substantially radially into the cylindrical the body at the former end.

Brännaren 15 är i huvudsak en konventionell pressluft- brännare med ett cirkulärcylindriskt keramiskt förbränninge- kärl 19 vid munstycksänden. Detta kärl är öppet i riktning mot utloppet och omges vid sin öppna ände med mvllanrum av ~»--.-.... _.....__ _ PooR QUALITY _ _. ...... __. H 83036Ûh~6 3 ett ringformigt keramiskt sekundärluftkärl 20, som likaså är öppet i riktning mot utloppet och via en intagskanal 21 står i förbindelse med avgasintaget 14.The burner 15 is essentially a conventional compressed air burner with a circular-cylindrical ceramic combustion vessel 19 at the nozzle end. This vessel is open in the direction towards the outlet and is surrounded at its open end by mvllanrum of ~ »--.-.... _.....__ _ PooR QUALITY _ _. ...... __. hrs 83036Ûh ~ 6 3 an annular ceramic secondary air vessel 20, as well is open towards the outlet and via an intake duct 21 is connected to the exhaust intake 14.

Det närmast utloppet liggande partiet av sekundärluft- kärlet 20 omges med mellanrum av en keramisk ringvägg 22, som framåt ansluter sig till en ringvägg 23 av stàlplåt och tillsammans med denna bildar en första blandningskammare 24. Vid sin närmast brännaren 15 belägna ände står denna i förbindelse med en intagskanal 25 i avgasintaget.The nearest outlet portion of the secondary air the vessel 20 is surrounded at intervals by a ceramic ring wall 22, which forwards adjoins a ring wall 23 of steel sheet and together with this forms a first mixing chamber 24. At its end closest to the burner 15, this is in connection to an intake duct 25 in the exhaust intake.

Ringväggen 23 omges med mellanrum av en mantelvägg 26 av stålplät och bildar tillsammans med den senare en ringformig passage 27, som vid sin närmast brännaren belägna ände står i förbindelse med ytterligare en intags- kanal 29 i avgasintaget 14. Passagen 27 är jämnbred över hela sin axiella längd och mynnar fritt i en andra blandnings- kammare 30, som ansluter sig direkt till den fràn brännaren vända änden av den första blandningskammaren 24. Den andra blandningskammaren 30 bildas av en ringvägg 31, vars ena ände med mellanrum omger det från brännaren vända ändpartiet av ringväggen 26 och vars andra ände bildar brännkammaranordningens utlopp.The ring wall 23 is surrounded at intervals by a jacket wall 26 of steel plate and forms together with the latter one annular passage 27, as at its nearest burner located end is connected to an additional intake duct 29 in the exhaust intake 14. Passage 27 is evenly wide across its entire axial length and opens freely into a second mixing chamber 30, which connects directly to it from the burner turn the end of the first mixing chamber 24. the second mixing chamber 30 is formed by a ring wall 31, the one end at intervals surrounds it from the burner turn the end portion of the ring wall 26 and whose other end forms the outlet of the combustion chamber device.

Den ringformiga passagen mellan ringväggarna 26 och 31 står i förbindelse med en fjärde intagskanal 32 i avgasintaget 14. I denna intagskanal 32 finns ett spjällaggrcgat med ett antal spjäll 33, med vilkas hjälp den genom intagskanalen gående avgasvolymströmmen varieras på ett nedan beskrivet sätt.The annular passage between the annular walls 26 and 31 communicates with a fourth intake duct 32 in the exhaust intake 14. In this intake channel 32 there is a damper assembly with a number of dampers 33, by means of which it passes through the intake duct the current exhaust volume flow is varied as described below way.

Sekundärluftkärlet 20, den keramiska ringväggen 22 och plátringväggarna 23, 26 och 31 är alla cirkulärcylindriska och anordnade koncentriskt med varandra och med förbränninge- kärlet 19. Vidare är de båda ringväggarna 26 och 27 i allt väsentligt släta, dvs. de har inga vingar eller ledskenor eller andra element som tjänar till att ge de i den första blandningskammaren 24 och ringpassagen 27 strömmande gaserna ett visst strömningsmönster. Inuti den andra blandningskammaren 30 finns mellan dennas ändar en centralt anordnad cirkulär baffel 34, vars tvärsnittsyta är något mindre än tvärsnittsytan hos den första blandningskammaren.The secondary air vessel 20, the ceramic ring wall 22 and the plating ring walls 23, 26 and 31 are all circular-cylindrical and arranged concentrically with each other and with combustion the vessel 19. Furthermore, the two ring walls 26 and 27 are in all substantially smooth, i.e. they have no wings or guide rails or other elements that serve to give those in the first the mixing chamber 24 and the ring passage 27 flowing the gases a certain flow pattern. Inside the other the mixing chamber 30 is centrally located between its ends arranged circular baffle 34, the cross-sectional area of which is slightly less than the cross-sectional area of the first mixing chamber.

Denna baffel 34, som är något kupad med den konvexa sidan »--~-~aP<>@R gul-m 830360lv6 3,0 4 vänd mot brännaren, tjänar till att åstadkomma en god omblandning av de genom den andra blandningskammaren strömmande gaserna och bildar samtidigt ett skydd mot strålningen från brännarpartiet av brännkammaranordningen.This baffle 34, which is slightly cupped with the convex side »- ~ - ~ aP <> @ R gul-m 830360lv6 3.0 4 facing the burner, serves to bring about a good mixing them through the second mixing chamber flowing the gases and at the same time form a protection against the radiation from the burner portion of the combustion chamber device.

Brännkammaranordningen ll är så dimensionerad, att den kan motta i huvudsak hela det maximala avgasflödet från dieselmotorn. I ett exempelfall innebär detta att anordningens avgasintag 14 är dimensionerat för en avgasvolymström på ca 80000 Nm3/h. I praktiken kan den verkliga avgasvolym- strömmen beroende på belastningen variera mellan t.ex. 40% och 100% av den maximala.The combustion chamber device 11 is so dimensioned that it can receive essentially the entire maximum exhaust flow from diesel engine. In an example case, this means that the device exhaust intake 14 is dimensioned for an exhaust volume flow of about 80000 Nm3 / h. In practice, the actual exhaust volume the current depending on the load varies between e.g. 40% and 100% of the maximum.

Som framgår av fig. 2 fördelas det totala avgasflödet på fyra intagskanaler 21, 25, 29 och 32 i avgasintaget 14.As can be seen from Fig. 2, the total exhaust gas flow is distributed on four intake ducts 21, 25, 29 and 32 in the exhaust intake 14.

Av den totala avgasvolymströmmen går en relativt liten del, t.ex. 3-6% av den maximala volymströmmen, genom de båda förstnämnda intagskanalerna 21 och 25. Med denna del tilförs åtminstone huvuddelen av det syre som vid sidan av syret i förstoftningsluften (friskluft) krävs för förbrän- ningen av den till brännaren 15 matade brännoljan. Den del som går genom intagskanalen 21 tjänstgör som sekundärluft och blandas med de från förbränningskärlet 19 utströmmande förbränningsgaserna framför förbränningskärlet, där temperaturen hålls vid ca 1500°C. Den del som går genom intagskanalen 25 tjänstgör som tertiärluft och blandas med de genom öppningen 20A i sekundärluftkärlet 20 utströmmande gaserna i den första blandningskammaren 24, varvid tempera- turen i denna sänks till och hålls vid ca 9oo°c.Of the total exhaust volume flow, one is relatively small part, e.g. 3-6% of the maximum volume flow, through the both first-mentioned intake channels 21 and 25. With this part is supplied with at least the bulk of the oxygen adjacent to it the oxygen in the atomizing air (fresh air) is required for combustion of the fuel oil fed to the burner 15. That part which passes through the intake duct 21 serves as secondary air and mixed with those flowing out of the combustion vessel 19 the combustion gases in front of the combustion vessel, where the temperature is kept at about 1500 ° C. The part that goes through the intake duct 25 serves as tertiary air and is mixed with those flowing out through the opening 20A in the secondary air vessel 20 the gases in the first mixing chamber 24, the temperature the temperature in this is lowered to and kept at about 90 ° C.

De båda intagskanalerna 21 och 25 är förseddda med spjäll 35 resp. 36 med vilka den genom dessa kanaler gående aygasvolymströmmen kan regleras vid behov för att på välkänt sätt anpassas till volymströmmen av brännolja och hålla temperaturen vid brännaren och i den första blandningskammaren vid lämpliga värden.The two intake channels 21 and 25 are provided with damper 35 resp. 36 with which it passes through these channels going aygas volume flow can be regulated as needed to in a well-known manner is adapted to the volume flow of fuel oil and keep the temperature at the burner and in the first the mixing chamber at appropriate values.

Genom intagskanalen 29 går under drift en av den tillfäl- liga totala avgasvolymströmmen oberoende avgasvolymström, som uppgår till 35-40% av den maximala totala avgasvolym- strömmen. Resten av den tillfälliga totala avgasvolymströmmen går genom intagskanalerna 21, 25 och 32. Hela eller i det närmaste hela den variation i den totala avgasvolym- ššoa QW* » 830360l+~6 strömmen som följer med variationer i dieselmotorns belastning faller således på intagskanalen 32. Vid låg belastning går därför praktiskt taget inga avgaser alls genom kanalen 32, medan vid full belastning avgasvolym~ strömmen i kanalen 32 kan uppgå till 55-65% av den totala.During operation, one of the temporary total exhaust volume flow independent of exhaust volume flow, amounting to 35-40% of the maximum total exhaust volume the current. The rest of the temporary total exhaust volume flow goes through the intake channels 21, 25 and 32. Whole or in it almost the entire variation in the total exhaust volume ššoa QW * » 830360l + ~ 6 the power that comes with variations in the diesel engine load thus falls on the intake duct 32. At low load therefore virtually no exhaust gases at all through the duct 32, while at full load exhaust volume ~ the current in the channel 32 can amount to 55-65% of the total.

Konstanthållningen av avgasvolymströmmen i intagskanalen 29 och därmed i ringpassagen 27 sker med hjälp av spjällen 33, vilka styrs på ett ej i detalj visat sätt av en differenstryckgivare 37, som avkänner tryckskillnadon mellan avgasintaget 14 och avgasutloppet och påverkar en spjällmanövermotor 38 kopplad till spjällen 33.The constant maintenance of the exhaust volume flow in the intake duct 29 and thus in the ring passage 27 takes place by means of the dampers 33, which are controlled in a manner not shown in detail by a differential pressure sensor 37, which senses pressure difference devices between the exhaust intake 14 and the exhaust outlet and affects one damper control motor 38 connected to the dampers 33.

Den genom ringpassagen 27 gående delen av avgasflödet tjänar till att i alla belastningssituationer åstadkomma en verksam kylning av den ringvägg 23 som begränsar huvuddelen av den första blandningskammaren 24 och i den andra blandningskammaren 30 åstadkomma en god cmblandning av de från den första blandningskammaren utströmmande heta avgaserna med de svalare avgaserna. :goon QÉALETYThe part of the exhaust gas flow passing through the ring passage 27 serves to achieve in all load situations an effective cooling of the limiting wall 23 the main part of the first mixing chamber 24 and in it the second mixing chamber 30 to provide a good mixing of the hot effluents from the first mixing chamber the exhaust gases with the cooler exhaust gases. : goon QÉALETY

Claims

10 15 20 25 so] 35 83036011-6 Patent claims

An energy production plant comprising on the one hand an internal combustion engine (12) which produces oxygen-containing exhaust gases, on the other hand a steam generator (13) connected to the exhaust system of the internal combustion engine and on the other hand located in an exhaust line between the internal combustion engine and the steam generator. , in which fuel oil is combusted using the oxygen in the exhaust gases, characterized in that the combustion chamber device (II) is dimensioned to receive and deliver to the steam generator (13) substantially the entire maximum exhaust gas flow from the internal combustion engine (12), the combustion chamber device (II) having an exhaust gas (14) divided into a plurality of inlet channels (21, 29, 29, 32) arranged in parallel, that the combustion chamber device (11) has a first mixing chamber (24) arranged in connection with the nozzle end of the burner (15) and a second mixing chamber (30). ), which is arranged adjacent to the first mixing chamber (24) to receive from it effluent gases and arranged to form an outlet from the combustion chamber device (II), one of the intake channels (21) arranged at the nozzle end of the burner (15), towards the combustion chamber (19) open (24), opens into an adjoining first mixing chamber. Another of the intake channels ( 29) opens into a passage (27), which surrounds the wall (23) of the first mixing chamber and is in heat-exchanging relation thereto and which opens into the second mixing chamber (30), and steering wheel control means (33,37,38) are arranged for to keep the exhaust volume flow in the said second intake duct (29) and the adjoining passage (27) substantially constant independent of the total exhaust volume flow.

Plant according to claim 1, characterized in that the control means (33, 37, 38) comprise a damper control device (33), which is arranged in a third of the intake ducts (32), and that this intake duct (32) opens substantially directly into the the second mixing chamber (30).

Plant according to Claim 1 or 2, characterized in that a further one of the intake ducts (25) opens into a combustion chamber (19) surrounding the mouth of the first mixing chamber (24). passage.

Plant according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the first mixing chamber (24), the passage surrounding it (23) and the second mixing chamber (30) are delimited by substantially circular-cylindrical, concentric walls (23, 26, 31). 36012 QUALITY