SE454460B

SE454460B - BURNER FOR OIL, GAS, CARBON PUSHING SUSPENSION AND FUEL

Info

Publication number: SE454460B
Application number: SE8303380A
Authority: SE
Inventors: Christer Sandstrom
Original assignee: Sandstroem Christer
Priority date: 1983-06-14
Filing date: 1983-06-14
Publication date: 1988-05-02
Also published as: AU3019984A; SE8303380D0; SE8303380L; WO1985000051A1; EP0145767A1

Description

454 460 där man försökt utforma brännarröret sä att bränslet pâ ett optimalt sätt förängas och bränsledropparna släs sönder. En fullständig förângning eller en sönderdelning av dropparna till exakt lika storlek har hittills inte kunnat ske, och problemet kvarstår alljämt. 454 460 where an attempt has been made to design the burner tube so that the fuel is optimally evaporated and the fuel droplets are broken. A complete evaporation or decomposition of the droplets to exactly equal size has so far not been possible, and the problem still remains.

Det kan därför konstateras att en ofullständig förbränning sker beroende av ett flertal faktorer säsom att temperaturen i lâgans centrum är för låg, att förbränningen inte sker likformigt genom hela bränslemassan utan med större verkan i bränslestrâlens yttre delar, att luft-eller syreöverskott åstadkommer en icke önskvärd kylning av bränslet och lågan, att större droppar ansamlas i centrum av lågan m fl orsaker.It can therefore be stated that an incomplete combustion takes place due to a number of factors such as that the temperature in the center of the flame is too low, that the combustion does not take place uniformly throughout the fuel mass but with greater effect in the outer parts of the fuel jet, that excess air or oxygen cooling of the fuel and flame, that larger droplets accumulate in the center of the flame etc. causes.

Till grund för uppfinningen har därför legat problemet att söka åstadkomma en förbättrad förbränning i brännaraggregat för fossila bränslen genom att dels ástadkomma en sönderslagning av droppar i den centrala delen av bränslesträlen omedelbart framför antändningsstället och att åstadkomma en förhöjd temperatur i de centrala delarna av bränslestràlen respektive lägan. Genom dessa åtgärder kan luftöverskottet respektive syreöverskottet minskas, varigenom man erhåller en ytterligare förbättrad förbränning och ökad verkningsgrad.The invention has therefore been based on the problem of seeking to achieve improved combustion in fossil fuel burner assemblies by achieving a disintegration of droplets in the central part of the fuel jet immediately in front of the ignition point and to achieve an elevated temperature in the central parts of the respective fuel lines. . Through these measures, the excess air and the excess oxygen can be reduced, thereby obtaining a further improved combustion and increased efficiency.

Uppfinningen avser alltsä en brännare för fossila bränslen och bestående av ett eller flera munstycken, genom vﬂka strålar av bränsle sprutas in i ett brännarrum och antänds och förbränns. Enligt uppfinningen är brännaren vid ett ställe mellan utloppet för munstycket eller brännarröret och det ställe där bränslet antänds försedd med en centralt anordnad diffusionskropp för att ästadkomna en uppvärmning av de centrala delarna av bränslesträlen samt en avböjning och spridning av bränslepartiklar och en sönderdelning av bränsledroppar.The invention thus relates to a burner for fossil fuels and consisting of one or more nozzles, through which jets of fuel are injected into a burner chamber and ignited and burned. According to the invention, the burner is provided at a place between the outlet of the nozzle or the burner tube and the place where the fuel is ignited with a centrally arranged diffusion body for effecting a heating of the central parts of the fuel jet and a deflection and scattering of fuel particles and a decomposition of fuel particles.

Diffusionskroppen är monterad pä sådant sätt i en längsträckt flambägare, att den bildar en fördämning för de innersta centrala delarna av bränslestralen, medan bränsleluftblandningen har fri passage på alla sidor runt om diffusionskroppen.The diffusion body is mounted in such an elongate flame cup that it forms a dam for the innermost central parts of the fuel jet, while the fuel-air mixture has free passage on all sides around the diffusion body.

'Diffusionskroppen är vidare anordnad och utformad på sådant sätt att den värms till hög temperatur av den brinnande bränsleluftblandningen, så att den därigenom åstadkommer en förvärmning, och förângning av bränslestralens centrala delar och en sönderslagning och krackning av bränsledroppar vilka stöter mot diffusionskroppen. 454 460 Samtidigt åstadkommer diffusionskroppen en rörelse med följande intim blandning av bränsle och luft på grund av den anböjning av delar av bränslestrålen som âstadkoms av diffusionskroppen.The diffusion body is further arranged and designed in such a way that it is heated to a high temperature by the burning fuel-air mixture, so that it thereby causes a preheating, and evaporation of the central parts of the fuel jet and a disintegration and cracking of fuel droplets which strike the diffusion body. 454 460 At the same time, the diffusion body produces a movement with the following intimate mixture of fuel and air due to the deflection of parts of the fuel jet produced by the diffusion body.

Ytterligare fördelar med uppfinningen och kännetecken på densamma kommer att framgå av den följande detaljerade beskrivningen, i vilken komer att hänvisas till bifogade ritningar.Further advantages of the invention and features thereof will become apparent from the following detailed description, in which reference will be made to the accompanying drawings.

Pâ ritningarna visar figur l ett axiellt snitt genom en föredragen utföringsform av en brännare enligt uppfinningen. Figurerna Za, Zb och 2c visar nâgra olika uföringsformer av diffusionskroppen, och figur 3 visar i ett axiellt snitt en del av en brännare med en ytterligare modifierad diffusionskropp.In the drawings, figure 1 shows an axial section through a preferred embodiment of a burner according to the invention. Figures Za, Zb and 2c show some different embodiments of the diffusion body, and Figure 3 shows in an axial section a part of a burner with a further modified diffusion body.

Den i figur l visade brännaren utgör en oljebrännare, vilken med en munstyckshållare ll är monterad i en halsdel l2 till en flambägare 13, och flambägaren 13 är i sin tur väsentligen tätt monterad i brännarhuset l4, vilket är anslutet till oljepannas vägg l5. I munstyckshållaren ll är ett munstycke l6 monterat, och munstycket är genom en ledning 17 ansluten till en schematiskt illustrerad oljepump 20. För tillföring av föbränningsluft är pâ vanligt sätt en luftpump 2l ansluten till brännarhuset 14. Likaledes är på vanligt sätt en turbulator 22 monterad mellan munstyckshållaren ll och utloppet 23 på flambägaren l3.The burner shown in Figure 1 is an oil burner, which with a nozzle holder 11 is mounted in a neck part 12 of a flame cup 13, and the flame cup 13 is in turn substantially tightly mounted in the burner housing 14, which is connected to the wall 15 of the oil boiler. In the nozzle holder 11 a nozzle 16 is mounted, and the nozzle is connected through a line 17 to a schematically illustrated oil pump 20. For supplying combustion air, an air pump 21 is connected in the usual way to the burner housing 14. Similarly, a turbulator 22 is mounted between the nozzle holder 11 and the outlet 23 of the flame cup 13.

Turbulatorn 22 är genom stag 24 och en glidring 25 monterad axiellt förskjutbar pä munstyckshâllaren ll. Brännaren innehåller i detta fall ett enda munstycke 16, men den kan även innehålla ett flertal munstycken, till exempel två eller flera vinkelställda munstycken såsom visas i figur 3.The turbulator 22 is mounted axially displaceably on the nozzle holder 11 by means of struts 24 and a sliding ring 25. The burner in this case contains a single nozzle 16, but it can also contain a plurality of nozzles, for example two or more angled nozzles as shown in figure 3.

Munstyckshâllaren ll med munstycket l6 är axiellt förskjutbart inuti flambägaren l3 till exempel från det visade normalläget till ett bakre läge eller ett främre läge. Likaledes är turbulatorn 22 axiellt förskjutbar i förhållande till munstyckshâllaren ll. Beroende på spridningsvinkeln hos munstycket, lufttrycket från fläkten 2l och andra faktorer ställs munstyckshällaren ll och turbulatorn 22 in på sådant sättl att oljesträlen frän munstycket väsentligen helt fyller upp utloppet 23 till flambägaren l3, dvs så att ytterperiferin på oljestrålen tangerar flambägarens l3 utlopp 23.The nozzle holder 11 with the nozzle 16 is axially displaceable inside the flame cup 13, for example from the normal position shown to a rear position or a front position. Likewise, the turbulator 22 is axially displaceable relative to the nozzle holder 11. Depending on the angle of spread of the nozzle, the air pressure from the fan 21 and other factors, the nozzle holder 11 and the turbulator 22 are set in such a way that the oil jet from the nozzle substantially completely fills the outlet 23 to the flame cup 13, i.e. the outer periphery of the oil jet 23.

För att åstadkomma den ovan nämnda funktionen med uppvärmning av bränslestrâlens centrala delar och sönderdelning och förångning av 454 460 bränsledroppar är flambägaren l3 förlängd med en diffusionsbägare 26, vilken är fäst i flambägaren l3, och vilken innehåller en diffusionskropp 27, som genom stag 28 är monterad centralt inuti bägaren. Diffusionskroppen 27, vilken kan vara cirkulär eller ha annan lämplig form är monterad vid ett ställe före utloppet 29 till diffusionsbägaren. Diffusionskroppen bildar pâ sä sätt en spärr för de centrala delarna av bränslestrâlen, vilka genom inverkan av diffusionskroppen avböjs och därigenom blandas med de yttre delarna av strålarna. Genom förbränningen i brännarrummet kommer diffusionskroppen 27 att uppvärmas till hög temperatur, och den åstadkommer därvid en uppvärmning av bränslestrålens centrala delar samtidigt som den § åstadkommer en sönderslagning och förångning eller krackning av ' oljedroppar som träffar eller kommer i närheten av diffusionskroppen. _ För att motstå den höga temperaturen kan diffusionskroppen utformas av l något material med hög smälpunkt, t ex något keramiskt material.In order to achieve the above-mentioned function of heating the central parts of the fuel jet and disintegrating and evaporating 454,460 fuel droplets, the flame cup 13 is extended with a diffusion cup 26, which is attached to the flame cup 13, and which contains a diffusion body 28 mounted by strut. centrally inside the beaker. The diffusion body 27, which may be circular or have another suitable shape, is mounted at a location before the outlet 29 of the diffusion cup. The diffusion body thus forms a barrier for the central parts of the fuel jet, which are deflected by the action of the diffusion body and thereby mixed with the outer parts of the jets. Through the combustion in the burner chamber, the diffusion body 27 will be heated to a high temperature, and it thereby causes a heating of the central parts of the fuel jet at the same time as it § causes a decomposition and evaporation or cracking of oil droplets which hit or come close to the diffusion body. To withstand the high temperature, the diffusion body can be formed of any material with a high melting point, for example some ceramic material.

Turbulatorn 22 ställs lämpligen in i sådant läge mellan munstycket l6 och flambägarens utlopp 23, att bränslestrålen passerar fritt genom i turbulatorns centrumhål 34, och så att turbulatorvingarna 35 åstadkommer en skruvrörelse för förbränningsluften, vilken inte hindrar oljestrâlens passage. Vidare bör munstyckshällaren ll och turbulatorn 22 placeras så att bränsleluftstrålen passerar fritt genom flambägarens utlopp 23 och efter passage genom diffusionsbägaren 26 med diffusionskroppen 27 fritt genom diffusionsbägarens utlopp 29.The turbulator 22 is suitably set in such a position between the nozzle 16 and the flame cup outlet 23 that the fuel jet passes freely through the center hole 34 of the turbulator, and so that the turbulator blades 35 provide a screw movement for the combustion air which does not impede the passage of the oil jet. Furthermore, the nozzle holder 11 and the turbulator 22 should be positioned so that the fuel air jet passes freely through the flame cup outlet 23 and after passage through the diffusion cup 26 with the diffusion body 27 freely through the diffusion cup outlet 29.

Vid den i figur l visade utföringsformen av uppfinningen är diffusionskroppen utformad som en plan skiva. I vissa fall kan en sådan skiva åstadkomma en turbulens av icke önskvärd typ på baksidan av skivan, och för den skull kan skivan utformas såsom visas i figur Za, varvid de centrala delarna av bränslestrâlen böjs av pâ ett mjukare sätt eller såsom visas i figur Zb, där diffusionsskivan är nära klotformad och bildar en mjuk avböjningsyta pâ frontsidan och en likaledes mjuk avböiningsyta på släppsidan. För att åstadkomma speciell effekt kan diffusionsskivan utformas såsom visas i figur Zc, där frontsidan är konkav, och där de centrala delarna av bränslestrålen studsar och böjer av i en vinkel om mer än 90° för att passera diffusionsskivans kanter och blanda sig med övriga delar av bränslestrålen. Den kraftiga avböjningen åstadkommer en kraftig sönderslagning av oljedroppar och samtidigt en 454 460 kraftig uppvärmning av bränslesträlen i detta parti.In the embodiment of the invention shown in Figure 1, the diffusion body is designed as a flat disk. In some cases, such a disc may cause an undesirable type of turbulence on the back of the disc, and for this purpose the disc may be formed as shown in Figure Za, the central parts of the fuel jet being deflected in a softer manner or as shown in Figure Zb , where the diffusion disk is close to spherical and forms a soft deflection surface on the front side and an equally soft deflection surface on the release side. To achieve special effect, the diffusion disk can be designed as shown in Figure Zc, where the front side is concave, and where the central parts of the fuel jet bounce and bend at an angle of more than 90 ° to pass the edges of the diffusion disk and mix with other parts of the fuel jet. The strong deflection causes a strong breakdown of oil droplets and at the same time a 454 460 strong heating of the fuel jet in this portion.

En speciell utföringsform av diffusionskroppen visas i figur 3, där kroppen är dubbelkonisk i så kallad diaboloform. Den ena konen 36 är konkav och bildar en yta, 37, mot vilken oljepartiklar studsar tillbaka och avböjs runt kanten pa konen 36. Den andra kondelen 38 är väsentligen massiv och bildar pa släppsidan en konvex ytš?,vilken ger god släppning för de avböjda delarna av bränslesträlen och eliminerar risken för icke- önskvärd turbulens. Den massiva kondelen 38 genomlöps av ett antal kanaler 40, genom vilka någon del av bränslestrâlen passerar under uppvärmning, förängning och krackning, och dessa frân kondelen 38 utgaende stralpartier eliminerar ytterligare risken för icke önskvärd turbulens pa släppsidan av diffusionskroppen.A special embodiment of the diffusion body is shown in Figure 3, where the body is double conical in so-called diaboloform. One cone 36 is concave and forms a surface, 37, against which oil particles bounce back and deflect around the edge of the cone 36. The other cone 38 is substantially solid and forms a convex surface on the release side, which provides good release for the deflected parts. of the fuel jet and eliminates the risk of undesirable turbulence. The solid condenser 38 is passed through a number of channels 40, through which some part of the fuel jet passes during heating, narrowing and cracking, and these jet portions emanating from the condenser 38 further eliminate the risk of undesired turbulence on the release side of the diffusion body.

Säsom nämnts tidigare kan brännaren vara försedd med tvâ eller flera brännarmunstycken, och i figur 3 visas ett exempel pä en sådan brännare, vilken är försedd med tvâ munstycken, vilka är vinkelställda i förhållande till varandra, nägot som visat sig ge speciell god verkan.As mentioned earlier, the burner may be provided with two or more burner nozzles, and Figure 3 shows an example of such a burner, which is provided with two nozzles, which are angled relative to each other, something which has been found to give a particularly good effect.

Genom att man pä ovan beskrivet sätt höjer temperaturen på de centrala delarna av bränslestralen respektive lägan höjs den totala temperaturen i brännaranläggningen, och man fär en mer fullständig förbränning. Därigenom kan luftdverskottet eller syreöverskottet minskas, nägot som ytterligare bidrar till en förhöjd förbränningstemperatur och mer fullständig förbränning.By raising the temperature on the central parts of the fuel jet and the position, respectively, in the manner described above, the total temperature in the burner plant is raised, and a more complete combustion is obtained. Thereby, the excess air or oxygen excess can be reduced, which further contributes to an elevated combustion temperature and more complete combustion.

Uppfinningen innefattar även möjligheten att anordna tvâ eller till och med flera diffusionskroppar eller värmekroppar i serie efter varandra.The invention also includes the possibility of arranging two or even several diffusion bodies or heating bodies in series one after the other.

För att höja temperaturen pa de yttre delarna av lagan eller bränslestralen har gasinlopp 41 anordnats på baksidan av diffusionsbägaren 26, och genom dessa gasinlopp sugs genom injektorverkan förbränningsgaser in frän förbränningskammaren och höjer därmed temperaturen pa den bränsle-luftblandning som strömmar förbi diffusionsskivan och ut genom diffusionsbägarens utlopp 29. Liknande avgasinlopp finns även anordnade runt halsen l2 pä flambägaren, och temperaturen pä bränsle-luftblandningen kommer därigenom att höjas i två eller eventuellt flera pa varandra följande steg under passagen genom flambägaren l3 och den eller de sasom ett slags efterbrännkammare utformade diffusionsbagarna 26. 454 460 Det är underförstått att den ovanstående beskrivningen och de på ritningarna visade utföringsformerna endast utgör beiysande exempei på uppfinningen och att många oiika modifikationer kan förekomma inom ramen för föijande patentkrav.In order to raise the temperature of the outer parts of the flue or fuel jet, gas inlets 41 have been provided on the back of the diffusion cup 26, and through these gas inlets combustion gases are sucked in from the combustion chamber and thereby raise the temperature of the fuel-air mixture flowing through the diffusion. outlets 29. Similar exhaust inlets are also provided around the neck 12 of the flame cup, and the temperature of the fuel-air mixture will thereby be raised in two or possibly several successive steps during the passage through the flame cup 13 and the diffusion bags 26 formed as a kind of afterburning chamber. It is to be understood that the above description and the embodiments shown in the drawings are merely illustrative examples of the invention and that many different modifications may occur within the scope of the appended claims.

Claims

454 460 P a t e n t k r a v

1. l. Burners for oil, gas, coal powder, carbon powder suspension and other fuels and consisting of one or more nozzles or burner tubes (Sat), through which jets of fuel are injected into a combustion chamber and ignited and burned, characterized by that the nozzle or burner tube (16) is enclosed by an axially extending flame cup (13, 26) which forms a closed unit with an outlet (23; 29), and through which fuel and combustion air are led out through the outlet, by one or more several diffusion bodies or heating bodies (27) for effecting a heating and gasification of the central parts of the fuel jet or position and a mechanical decomposition and deflection of existing fuel particles are arranged in the flame cup (13, 26), by the heating body (27) are arranged axially in the flow path of the fuel-air mixture at or near the outlet of the flame cup (13, 26) and located inside the flame cup, and in that the flame cup is provided with one or more a backflow inlet (41) arranged at or in the direction of flow before the heating element or bodies (27). hch through which combustion gases flow back into the flange cup, the gas inlets (41) being arranged so that the refluxing combustion gases cause an increased heating of the heating element or bodies (27) and an increase in the temperature of the fuel-air mixture .

Burner according to claim 1, characterized in that the flame baker forms two at least partially delimited chambers, namely a primary combustion chamber (13) located next to the nozzle or burner tube (16) and a secondary combustion chamber (26) axially in succession after primary combustion. , and in which wefm2kV0PP @ ﬂ or -kT0DP ﬁ F ﬂﬁ (27) is arranged, and wherein the gas inlet or gas inlets (4) are arranged adjacent the rear part of the secondary combustion chamber (26).

Burner according to claim Z, characterized in that the secondary combustion chamber (26) forms a separate unit, which is connected as a direct extension of a conventional flame cup to an existing burner.

Burner according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that the heating element or bodies (27) are made of some material with a high melting point, for example some ceramic material and have a cross-sectional area which is substantially smaller. than the surface of the flame cup outlet (29), and 454 460 8 in that the body or bodies (27) are arranged in such a position at the outlet (29) of the secondary combustion chamber (26) that the body due to radiation and convection from the burning fuel the air mixture and the recirculating combustion gases will heat, gasify and ignite or increase the combustion of the central parts of the fuel-air mixture and this; passage through the secondary combustion chamber. ~

Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the heating body (27) is designed with a concave front surface (37) and a convex release surface (39).

Burner according to claim 5, characterized in that the heating body (27) is cup-shaped and provided with a number of channels continuous from the concave front surface (37).

Burner according to any one of the preceding claims, characterized in that a plurality of heaters are arranged in series one after the other in one and the same or several successive secondary combustion chambers (26).