SE406223B - Forfarande och medel for forbrenning av flytande brensle - Google Patents

Description

7404460-3 _ 2 _ _ _ __ ___.

Det är därför en uppgift för uppfinningen att tillhandahålla ett förfarande för förbränning av flytande bränslen, vilket förfarande arbetar under stökiome- triska förhållanden utan sotbildning, och vilket dessutom t.o.m. vid understökio- metriska förhållanden, d.v.s. vid för liten lufttillförsel, icke ger upphov till någon sotbildning. Denna uppgift löses genom ett förfarande med de i huvudkravets kännetecknande del angivna särtecken.

Brännaren för genomförande av förfarandet enligt uppfinningen är enkelt kon- struerad, billig att tillverka, lätt att sköta och är så utförd, att någon ytter- ligare regleringsanordning icke erfordras. ' Enligt uppfinningen förses finfördelningsmediet tangentiellt till den meka- niskt finfördelade bränslestrålen inne i en finfördelningskammare, med en därpå följande koaxiell, likriktad tillförsel av förbränningsluft till det finfördelade bränslet och en efterföljande, åtminstone 10-procentig strypning av blandnings- strålen.

Det har vidare visat sig fördelaktigt, att låta bränslet före inströmningen i förbränningskammaren och före blandningen med finfördelningsluft tillföras tan- gentiellt och snett genom kanaler i centrum. Det är vidare särskilt fördelaktigt att låta finfördelningsmediet utgöra en avsevärd del av summan av förbränninge- luft och finfördelningsmedium. Denna del kan uppgå till mellan 10 och 50 %.

Det har visat sig speciellt fördelaktigt vid framställning av inerta gaser, vilka bör vara så fria som möjligt från kväveoxider, att verkställa finfördelning- en med hjälp av ånga, som är överhettad åtminstone ca. 750. I Brännaren för genomförande av förfarandet enligt uppfinningen kännetecknas speciellt av en finfördelningsdel med ett mekaniskt finfördelande bränslemunstycke, ett i förhållande till bränslemunstycket koaxiellt finfördelningsrör och kanaler för tillförsel av finfördelningsmediet, vilka kanaler går tangentiellt inzi fin- fördelningsröret. Finfördelningsdelen omges företrädesvis av en koaxiellt anordnad cylindermantel för tillförsel av förbränningsluft, till vilken mantel en koniskt avsmalnande brännaröppning och ett vid denna fäst brännarrör är anslutna.

Brännaröppningen är företrädesvis utförd med en mynningsvinkel av 20 till 500, och styrningen är vald på ett sådant sätt, att den blandade strömmen av för- bränningsluft och olja inklusive finfördelningsmedium åtminstone är så stor, att förbränningsluften förs med av den blandade strömmen av oljedroppar och finför- delningsmedium, men däremot icke så stor, att oljedropparna avsätter sig på de avsmalnande väggarna.

För fackmannen är det helt överraskande, att även vid understökiometriska förhållanden någon sotbildning icke äger rum, men att CU-halten ökar. Det är yt- terligare ett kännetecken hos uppfinningen, att den ur brännaren utströmmande flamman icke är gul och ojämn utan orange-blå med ett avgränsat flamområde.

Vid en annan utföringsform av uppfinningen kan utöver luft och ånga en inert gas eller jordgas användas för finfördelning av oljan inne i finfördelningskanalen. '740Mæ60-3 3 Oljan tillförs bränslemunstycket under ett tryck av mellan l och 10 kg/cmz, och den mängd, som skall förbrännas, regleras av trycket före bränslemunstycket.

Um luft används som finfördelningsmedium, kan mellan 10 och 5 % av den tota- la luftmängden för den stökiometriska eller understökiometriska förbränningen till- föras redan vid finfördelningen. I genomsnitt utgör finfördelningsluften ungefär 2 % av den totala luftmängden. Det tillförda finfördelningsmediets tryck väljs med fördel på så sätt, att det kritiska tryckförhållandet inställs för uppnående av högsta möjliga hastighet, d.v.s. så att mediet för finfördelning av oljan till- före vid tryck över 2,5 kg/rmz.

Man har emellertid vid en anordning enligt uppfinningen uppnått en god för- bränning även vid mindre tryck och lägre hastighet hos finfördelningsmediet.

Förbränningen i brännaren enligt uppfinningen sker i fyra steg enligt följan- de kortfattade beskrivning: l. Finfördelning av det flytande bränslet i ett bränslefinfördelningsmun- stycke, varvid bränslet tillförs finfördelningsöppningen via tangentiella kanaler. 2. Tillförsel av finfördelningsmedium in i ett finfördelningsrör, varvid finfördelningsmediet tillförs via tangentiella kanaler i ett plan, vilket ligger 'vinkelrätt emot bränsleförfindelningsmunstyckets axel. 3. Inblandningen av förbränningsluft, som strömmar koaxiellt och i samma riktning som det finfördelade bränslet. 4. Strypningen av blandningsströmmen, varigenom man erhåller en bättre sam- manblandning av förbränningsluften och det finfördelade bränslet.

Efterföljande beskrivning avser ett utföringsexempel av en brännare enligt uppfinningen, varvid hänvisas till bifogade ritningar.

Fig. l är ett diagram, som visar den finfördelade bränslemängdens beroende av finfördelningsmediet med angivande av förbränningsområdet enligt uppfinningen.

Fig. 2 är en tabell över dimensionerna för brännare enligt uppfinningen, var-' vid finfördelningsmunstyckets avstånd till brännaröppningen och brännaröppningens diameter anges, vilken diameter är beroende av det använda bränslet.

Fig. 3 visar ett snitt genom en brännare enligt uppfinningen.

Fig. 4A visar ett snitt genom finfördelningsmunstyckets enligt uppfinningen.

Fig. 4B visar ett snitt efter linjen B-B i fig. 4A.

Fig. SA är ett snitt genom en tryckfinfördelare för det flytande bränslet.

Fig. BB visar ett snitt efter linjen B-B i fig. 5A.

Det framgår av fig. l, att det för varje bränslemängd, som skall förbrännas, finns två gränsområden, mellan vilka fullständig förbränning sker.

Värdena för en god förbränning måste ligga innanför de båda heldragna lin- jerna. Det är uppenbart, att förbränningen är beroende av, att i förhållande till det tillförda bränslet en bestämd viktsmängd finfördelningsmedium tillförs, d.v.s. att en bestämd minsta medie fimpuls i förhållande till det förbrända bränslet an- '?¿+04l+6Û-3 4 vänds för finfördelningen. Denna impuls bestäms av det tillförda bränslets mängd och tryck.

Brännaren enligt uppfinningen består av en finfördelningsdel 10, vilken är koaxiellt omgiven av en cylindrisk mantel ll. Förbränningsluftens tillförsel sker via en ringkanal eller blandningskammare 15 genom en tillförselledningzló.

Vid den cylindriska manteln ll är fäst en platta med ett koniskt inåt avsmal- nande hål eller brännaröppning 12. Ett brännarrör 13 bildar en fortsättning på brännaröppningens minsta tvärsnitt.

Brännaröppningens diameter och dess avstånd från finfördelningsdelen 10 fram- går av tabellen på fig. 2. Läget av måtten a och b framgår av fig. 3, varvid a ut- gör brännaröppningens ovannämnda avstånd och b dess diameter.

Insnörningen inne i brännaröppningen d.v.s. dess koniska form, anges genom en vinkel i förhållande till brännaraxeln. Vinkeln uppgår till minst 20 och högst 50"”.

I cylindermanteln ll är ett tändstift 18 inbyggt, vilket åstadkommer en tänd- ning vid förbränningens början. Tändstiftets konstruktion och arbetssätt är kända, varför en närmare beskrivning är onödig. Cylindermanteln ll liksom ringkanalen 15 är vid den mot brännkammarenvända ända försedda med en platta 19 med ett synglas l7, en tilloppsledning 20 för oljan resp. bränslet och en tilloppsledning 21 för finfördelningsluft resp. finfördelningsmedium. För övervakning av flamman finns en anslutning 14.

Finfördelningsdelen 10 har enligt fig. 4 ett mekaniskt tryckfinfördelnings- munstycke l för bränslet, vilket munstycke slutar strax före ett finfördelningsrör 2. I finfördelningsröret 2 utmynnar tangentiella kanaler 3 på ett minsta avstånd av 2 mm från tryckfinfördelningsmunstycket l. Finfördelningsmediet tillförs genom dessa kanaler 3 i ett plan, vilket är vinkelrätt emot brännaraxeln.

Det har visat sig vara ett väsentligt kännetecken hos uppfinningen, att vid den tangentiella tillförseln av finfördelningsmediet genom kanalerna 3 det ifrå- gavarande avståndet uppgår till det ovan angivna minimimåttet 2 mm. Finfördel- ningsröret 2 utmynnar i ett plan 4, som likaledes går vinkelrätt mot brännaraxeln.

Tíllförseln av finfördelningsluft resp. finfördelningsmedium sker enligt fig. 4 via en ringkanal 9 till kanalerna 3, så att dessa tillförs samma mängder luft resp. medium.

Vid det i fig. 5 visade tryckfinfördelningsmunstycket l , av förut känd konstruktion, för det tillförda flytande bränslet leds bränslet likaledes genom tangentiella och i förhållande tilfbrännaraxeln lutande kanaler 5 till ett ut- sprutningshål 6, där det finfördelas i mycket små droppar och blandas därefter in- timt med finfördelningsluften resp. fínfördelningsmedietinne i finfördelningsrö- ret 2 för att slutligen förbrännas efter en ytterligare sammanblandning med för- bränningsluft. ' Då såväl tryckfinfördelningsmunstycket l som finfördelningsdelen 10 i övrigt

Claims (7)

5 7404460-3 är utfärda enligt teknikens nuvarande ståndpunkt, torde en detaljerad närmare beskrivning ej vara nödvändig. För fackmannen är det uppenbart, att konstruktionen av brännaren enligt upp- finningen är utomordentligt enkel, och att denna kan arbeta utan driftstörningar. För fackmannen är det därför desto mer överraskande, att man med brännaren enligt uppfinningen kan uppnå en sotfri förbränning icke endast vid stökiometriska utan också vid understökiometriska förhållanden.

1. Förfarande för förbränning av flytande bränsle, i synnerhet eldningsoljor och dieseloljor, tillsammans med luft, speciellt vid framställning av inerta gaser, varvid det flytande bränslet mekaniskt finfördelas i ett tryckfinfördelande munstycke och bränsleströmmen med~ ströms munstycket utsättes för tangentiell påverkan av ett gasformigt. finfördelningsmedium, med efterföljande blandning av det finfördelade bränslet med koaxialt införd luft, k ä n n e t e c k n a t a v, a t t för den tangentiella påverkan å bränsleströmmen av det gasformiga fin- fördelningsmediet tillföras detta genom ett flertal i ett plan vinkel- rätt mot bränsleströmmen anordnade kanaler (3), som utmynnar nära tryckmunstycket (1) tangentiellt i ett till detta nedströms anslutet, bränsleströmmen icke strypande finfördelningsrör (2) varefter den bil- dade blandningsstrålen av bränsle och finfördelningsmedium blandas med den koaxialt införda förbränningsluften nedströms finfördelningsröret i en finfördelningsröret koaxiellt omgivande, cylindrisk b1andnings~ kammare och strömma ut ur blandningskammaren genom en i blandninga- strålens riktning anordnadlrännñppning (12) in i ett till brännaröpp- ningen anslutet brännrör vars tvärsnitt är mindre än den cylindriska blandningskammarens tvärsnitt. 7404460-3 6

2. Eörfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av, att bland- ningsströmmen.undsgår strypning vid utströmningen ur blandningskamma- ren genom brännaröppningen (12).

3. 5. Förfarande enligt yatentkravet 1, kännetecknat av, att finför- delningsmediet är luft och utgör mellan 1Q och 50% utav den totala mängden förbrännings- och finfördelningsluft,

4. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av, att som finfördelningsmedium används på i och för sig förut känt sätt över- hettad ånga. z Ä

5. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av, att som finfördelningsmedíum används inert gas eller naturgas.

6. Medel för genomförande av förfarandet enligt patentkraven 1 - 4, vilket består av en brännare som innefattar ett munstycke (1) för finfördelning under tryck av det flytande bränslet och ett till detta anslutet finfördelningsrör (2), i vars mantel en tillförselled- ning för ett finfördelningsmedium utmynnar i form av ett flertal tan- gentiellt ordnade finfördelningskanaler (3), och en koaxial tillförsel- ledning (16) för förbränningsluft som i axial likriktning med bränsle- strömmen kontaktar denna sedan den lämnat fiinfördelningsröret (2), k ä n n e t e c k n a t a v , a t t finfördelningskanalerna (3) är anordnade i ett mot brännaraxeln vinkelrätt plan, att det i brännarens axelriktning minsta avståndet mellan finfördelningsmunstycket (1) över- gång i finfördelningsröret (2) och högsta punkten på finfördëlnings- kanalerna (3) är 2 mm, att finfördelningsröret (2) slutar utan väsent- lig areaminskning vid ett plan (4) som är vinkelrätt mot brännaraxeln, att en i bränsleströmmens riktning efter finfördelningsröret (2) anord- nad blandningskammare omges av en cylindrisk mantel (11), att manteln (11) övergår i en hrännaröppning (12), och att till brännaröppningen (12) anuter sig ett brännrör (15) vars tvärsnitt är minst 10% mindre än den cylindriska mantelns (11) tvärsnitt. _

7. Brännare enligt patentkravet 6, känneteoknad av, att brän- naröppflningen (12) avsmalnar i form av en stympad kon, varvid konens mantelyta har en vinkel d. till brännaraxeln som belöper sig till 20 - 5o°. “__ __ ÅNFVÖRDÅ1PUBLIKÅTIQNERI Frankrike 1 350 802 (24 b:8/01) Norge 111 136 (24 b:8/01) US 2 306 141 (239-8)