SE440937B - Energiproduktionsanleggning - Google Patents

Description

10 830360h~6 2 enlighet med uppfinningen utförd anläggning.

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.

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.

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).

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.

Frånsett den relativt ringa mängden förstoftningsluft tillförs det för förbränningen behövliga syret med av- gaserna.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Som framgår av fig. 2 fördelas det totala avgasflödet på fyra intagskanaler 21, 25, 29 och 32 i avgasintaget 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.

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.

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.

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.

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 QÉALETY

Claims (4)

10 15 20 25 so] 35 83036011-6 Patentkrav

1. Energiproduktionsanläggning innefattande dels en förbränningsmotor (12) som producerar syrehaltiga avgaser, dels en ânggenerator (13), som är ansluten till förbrännings- motorns avgassystem och dels en i en avgasledning mellan förbränningsmotorn och ånggeneratorn placerad, med en oljebrännare försedd brännkammaranordning (11), vari brännolja förbränns under utnyttjande av syret i avgaserna, kännetecknad av ätt brännkammaranordningen (ll) är dimensionerad för att motta och till ånggeneratorn (13) avlämna i huvudsak hela det maximala avgasflödet från förbränningsmotorn (12), ëtt brännkammaranordningen (ll) uppvisar ett avgasintag (14) uppdelat i ett flertal parallellt anordnade intagskanaler (2l,25,29,32), ' att brännkammaranordningen (11) har en första blandnings- kammare (24) anordnad i anslutning till brännarens (15) munstycksände och en andra blandningskammare (30), som är anordnad i anslutning till den första blandningskammaren (24) för att motta från denna utströmmande gaser och inrättad att bilda ett utlopp från brännkammaranordningen (ll), ätt en av intagskanalerna (21) till brännarens (15) munstycksände anordnat, mot den (24) öppet förbränningsrum (19), mynnar i ett i anslutning första blandningskammaren Ett en annan av intagskanalerna (29) mynnar i en passage (27), som omger den första blandningskammarens vägg (23) och står i värmeväxlande relation till denna och som mynnar i den andra blandningskammaren (30), och ratt reglerorgan (33,37,38) är anordnade för att hålla avgasvolymströmmen i den nämnda andra intagskanalen (29) och den därtill anslutande passagen (27) i huvudsak konstant oberoende av den totala avgasvolymströmmen.

2. Anläggning enligt krav 1, kännetecknad av att reglerorganen (33,37,38) omfattar ett spjällreglerdon(33), som är anordnat i en tredje av intagskanalerna (32), och att denna intagskanal (32) mynnar i huvudsak direkt i den andra blandningskammaren (30).

3. Anläggning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av “ábiøàevfilfl 10 15 20 25 30 35 830360lf~6 7 att ytterligare en av intagskanalerna (25) mynnar i en förbränningsrummet (19) omgivande, i den första blandnings- kammaren (24) mynnande passage.

4. Anläggning enligt något av krav 1-3, kännetecknad av att den första blandningskammaren (24), den dennas vägg (23) omgivande passagen och den andra blandningskammaren (30) avgränsas av väsentligen cirkulärcylindriska, kon- centriska väggar (23,26,31). 36012 QUALITY