DE2059171A1

DE2059171A1 - OElbrenner

Info

Publication number: DE2059171A1
Application number: DE19702059171
Authority: DE
Inventors: Rydberg John Anders
Original assignee: RYDBERG JOHN ANDERS
Current assignee: RYDBERG JOHN ANDERS
Priority date: 1969-12-05
Filing date: 1970-12-02
Publication date: 1971-07-01
Also published as: SE354109B; GB1329127A; CH530587A; AT306213B; NL7017755A; BE759764A; FR2072942A5; LU62175A1

Description

ng. Bergen .

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Stockholm, Schweden Unsere Akte: 26 287

Ölbrenner

Die Erfindung bezieht sich auf Ölbrenner mit einer in einem Verbrennungsluftstrom angeordneten Einspritzdüse für die Feinverteilung von zugeführtem Brennöl.

Ölbrenner dieser Art ermöglichen eine starke Turbulenz in der Verbrennungszone und damit eine intime Vermischung von Luft und Öl, wobei gleichzeitig eine konzentrierte Verbrennung bei hoher Temperatur erreicht wird.

Der Ölbrenner soll so ausgeführt werden, dass er eine hohe Verbrennungsintensität ermöglicht, wodurch der Feuerraum klein gehalten werden kann, was für die Herstellungskosten wichtig ist.

Durch die Erfindung hat dieses Problem eine effektive Lösung gefunden. Der Ölbrenner ist durch eine Querwand gekennzeichnet, in deren Mitte die Einspritzdüse angebracht ist. Die Querwand ist mit Bohrungen versehen, die entweder ringförmig oder in ähnlicher Weise in einem gewissen Abstand von der Einspritzdüse angebracht sind. Dadurch werden Gase und Ölnebel innerhalb eines gewissen Umkreises um die Einspritzdüse herum zu den Anfangsteilen der Luftstrahlen an der Querwand zurückgesaugt. Gleichzeitig gibt es neben den Luftstrahlen Platz für ein Zurücksaugen der Gase aus dem Feuerraum zu den Anfangsteilen der Luftstrahlen.

Die Querwand braucht nicht eben zu sein» Sie kann in der einen

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oder anderen Richtung kegelig oder in Absätzen ganz oder teilweise zylindrisch sein. Die Verbrennungsluft wird mit verhältnismässig hoher Geschwindigkeit durch ringförmig um die Einspritzdüse angebrachte Bohrungen in den Feuerraum eingeblasen. Die Bohrungen können rund oder andersförmig ausgeführt werden. Sie können in einem oder mehreren Ringen kreisförmig um die Öleinspritzdüse angeordnet werden.

Die Luftstrahlen der Einblasebohrungen saugen grosse Mengen heisser Gase der Umgebung an sich. Ein einziger Strahl hat in einem m Abstand vom Zehnfachen des Bohrungsdurchmessers seine Gasmenge um mehr als das Vierfache vergrössert. Dadurch wird die eingeblasene Luft unmittelbar nach dem Einblasen auf eine hohe Temperatur erhitzt, welches eine schnelle Verbrennung ermöglicht.

Die Strömungsenergie der eingeblasenen Luft wird schnell in starke Turbulenz umgesetzt. Schon in einem Abstand vom Zehnfachen des Bohrungsdurchmessers der Einblasebohrungen ist der Grossteil der Bewegungsenergie der Luft, d.h. ca. 70 %, für die Turbulenzbildung verbraucht. Dieses bildet eine gute Voraussetzung für eine intensive Vermischung von Luft und ölnebel.

Wenn angenommen wird, dass die Durchmesser der Einblasebohrungen W 1 cm betragen, bedeutes es, dass man in dem Gebiet des Feuerraumes, das Io cm von der Querwand entfernt liegt, die besten Voraussetzungen für eine intensive Verbrennung hat. Es ist daher wünschenswert, den Ölnebel in dieses Gebiet hineinzubringen. Die Luftstrahlen sollen also um die Öldüse herum so angeordnet sein, dass um deren Mitte herum Platz für ein RUcksaugen von Gas und Ölnebel verbleibt. Ausserhalb der ringförmigen Einblasöffnungen herum soll ebenfalls Platz für ein Rücksaugen heisser Gase aus dem Feuerraum vorhanden sein. Die Querwand, durch welche die Luft eingeblasen wird, kann die Stirnwand eines zylindrischen Feuerraums oder eine Wand eines anders ausgeführten Feuerraums sein.

Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand beigefügter Zeichnungen

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beschrieben, die einige besondere Ausführungen des Brenners zeigen.

Fig. 1 zeigt einen Brenner in Längs- und Querschnitt.

Fig. 2 zeigt im Längsschnitt einen Brenner mit der Öldüse in einem Becher der Querwand angebracht.

Fig. 3 zeigt im Längsschnitt eine Alternative zur Ausführungsform nach Fig. 2.

Fig. k und Fig. 5 zeigen im Längsschnitt zwei verschiedene Ausführungsformen, in welchen die Luft gegen die Öldüse geblasen wird, um eine Russablagerung zu verhindern.

Fig. 6 zeigt im Längsschnitt einen Brenner, bei welchem die _t

Bohrungen in der Querwand mit Rohren versehen sind. I

Fig. 1 zeigt im Prinzip wie der erfindungsgemässe Brenner ausgeführt sein kann. In der Mitte der Querwand 1 ist die Öldüse 2 angebracht. Die Verbrennungsluft wird in Form von mehreren Strahlen 3 durch Reihen von Bohrungen h in der Querwand eingeblasen. Das öl wird zweckmässig durch eine Drucköldüse 2 eingeblasen, so dass die Öltropfen nach der Zerstäubung in Form eines hohlen Kegels 5 weiterströmen. Anstelle einer Drucköldüse kann man ebenso andere Vorrichtungen für die Feinverteilung des Öls verwenden, wie z.B. Niederdrucköldusen, in denen das Öl mit Luft vermischt wird, umlaufende Düsen'oder Feinverteilung durch Dampf, Druckluft, Pressluft u.s.w.. Kurz nach Eintritt in den Feuerraum saugen die | Luftstrahlen heisse Gase aus dem Feuerraum an, hauptsächlich längs zwei Bahnen, nämlich sowohl aus der Feuerraummitte als auch aus dem Feuerraum ausserhalb der Luftstrahlen, wie Pfeil 6 bzw. 7 zeigt. In beiden Fällen erhält man ein Rücksaugen heisser Gase gegen die Querwand, und das Rücksaugen von der Mitte zieht ausserdem feinverteiltes Öl mit zurück zu der intensiven Verbrennungszone, die in der Nähe der Querwand infolge der dort herrschenden guten Voraussetzung in Form von hoher Gastemperatur und starker Turbulenz gebildet wird.

Die Luftgeschwindigkeit der durch die Bohrungen in der Querwand eingeblasenen Luft kann geändert werden. Man erhält in jedem

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Fall eine starke Konzentration der Verbrennung in der Nähe der Querwand. Die Konzentration wächst mit der Luftgeschwindigkeit» Dadurch kann man bei zweckm'ässig ausgeführten Anordnungen die Verbrennungskapazität per m·^ Feuerraumvolumen wesentlich erhöhen. Dieses kann mit völlig russ- und rauchfreier Verbrennung erfolgen. Es bedeutet eine starke Verringerung des Feuerraumvolumens. Die genannten Resultate können sowohl bei grösseren wie bei kleineren Feuerungsanlagen erhalten werden.

Eine Anordnung der beschriebenen Art führt eine intensive Verbrennung mit sich, die in der Nähe der Querwand konzentriert ist. Da die Öltropfen bei der Verbrennung zerteilt werden, teils zu brennbaren Gasen und teils zu kleinen Kohlenteilchen, bedeutet dies eine gewisse Gefahr einer Russablagerung an der Querwand und der Öleinspritzdüse. Die Gefahr einer Russablagerung an der Öldüse kann dadurch ausgeschieden werden, dass die Öldüse in einer Vertiefung in der Querwand angebracht wird. Die Gefahr einer Russablagerung an der Querwand kann dadurch ausgeschlossen werden, dass man einen Luftschleier über die Querwand bläst. Eine Konstruktion dieser Art ist in Fig. 2 dargestellt.

Hier ist die Öldüse 2 in einem in der Querwand 1 versenkten Becher 8 angebracht, der selbst im Verhältnis zur Querwand 1 so angebracht ist, dass man einen Luftspalt 9 zwischen der Querwand 1 und dem ausgebogenen Rand 10 des Bechers erhält. Der Luftschleier, der von dem Zwischenraum 9 zwischen Querwand und dem Becherrand 8 austritt, verhindert oder entfernt eine Russablagerung an der Querwand.

In der Absicht, eine Russablagerung innen im Becher 8 zu verhindern, kann Luft durch kleine Bohrungen 11 im Boden des Bechers oder durch kleine tangential in der Becherwand angebrachte Bohrungen 12 eingeblasen werden.

Russablagerungen können auch an den ausgebogenen Rändern 10 des Bechers vorkommen. Diese sind freilich von geringerer Bedeutung, da

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sie nicht über eine bestimmte Dicke anwachsen können. Diese Russablagerungen können doch auch ausgeschieden werden, wenn Luft in der Nähe der Becheröffnung tangential ei'ngeblasen wird. Diese Luft streift im Becheroberteil herum und dann über den ausgebogenen Rand heraus und reinigt diesen von etwaigen Russablagerungen.

Fig. 3 zeigt eine solche Vorrichtung. Der Becher 8 ist oben mit einer Ausweitung 13 versehen, die zylindrisch oder kegelig sein kann. In dieser Ausweitung sind zur Becherwand tangentiale Lufteinlässe l*f und 15 vorgesehen, die unter anderem in der horizontalen Wand l*f oder in der vertikalen Wand 15 der Ausweitung ange- A bracht sein können. Die Luftströme von diesen Öffnungen streichen über den ausgebogenen Rand und verhindern oder entfernen Ru s s ablagerung en an diesem. Diese Anordnung kann ebenfalls ohne die obere Ausweitung des Bechers ausgeführt werden. Man kann auch die Einblaseöffnungen direkt im ausgebogenen Rand anbringen.

Anstatt den Luftschleier, der Russablagerungen verhindert, radial von innen nach aussen zu blasen, kann man auch den Luftschleier von aussen nach innen gegen die Mitte blasen. Dieses kann durch schlitzförmige oder einzelne nach innen gerichtete Öffnungen ausserhalb der oder zwischen den für die Hauptverbrennungsluft vorgesehenen Öffnungen geschehen. Fig. h und Fig. 5 zeigen entsprechende Alternativen.

Man kann auch eine Russablagerung an der Querwand durch Einblasen von Verbrennungsluft durch Rohre 16 anstatt durch Bohrungen in der Querwand verhindern, wie in Fig. 6 gezeigt wird. In diesem Fall entstehen aber Russablagerungen an den Rohren. Diese Russablagerung kann durch Spülluft, die durch kleine Schlitze oder durch kreisförmig um die Rohre angebrachte kleine Bohrungen Y] einge-* blasen wird, ausgeschieden werden.

Die Russablagerung an der Querwand kann auch in anderer Weise als hier beschrieben verhindert werden. Man kann dieses dadurch erreichen, dass die Verbrennungszone in verschiedener Weise von der

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Querwand entfernt wird. Zum Beispiel kann die Öldüse von der Querwand in den Feuerraum verlegt werden. Das gleiche Resultat erhält man, wenn man einen Teil der Lufteinblaseöffnungen in die Nähe der Öldüse versetzt. In diesem Fall verlegt man aber die eigentliche Verbrennungszone langer in den Feuerraum hinein, wo die Turbulenz bedeutend geringer ist, als in der Nähe der Querwand, was einen schlechteren Verbrennungsablauf zur Folge hat, wobei die Flammenlänge grosser wird, was wiederum zu einem grösseren Feuerraumvolumen führt.

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Claims

Lbs

Stöckholm, Schweden

Patentansprüche

Ölbrenner mit einer in einem Verbrennungslüftstrom angeordneten Einspritzdüse zur Feinverteilung von zugeführtem Brennöl, gekennzeichnet durch eine Querwand (1), in deren Mitte die Einspritzdüse (2) angeordnet ist und die mit Löchern (¹O versehen ist, die ringförmig oder in ähnlicher Weise um die Einspritzdüse herum in einem gewissen Abstand von dieser angebracht sind, so dass Gase und Öltropfen in einem mittleren Bereich um die Düse herum zu den Anfängen der Luftstrahlen (3) an der Querwand zurückgesaugt (6) werden, wobei gleichzeitig Platz ausserhalb der Luftstrahlen für ein Rücksaugen (7) von Gasen aus dem Feuerraum zu den Anfängen der Luftstrahlen vorhanden ist.

2. Ölbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Öleinspritzdüse in einer wie ein Becher (8) ausgeführten zylindrischen oder kegeligen Vertiefung in der gelochten Wand (1) angebracht ist, durch welche die Verbrennungsluft (3) eingeblasen wird. ,

3. Ölbrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich η e t, dass der Becher (8), in dem die Einspritzdüse angebracht ist, in seinem Boden oder seinen Seiten mit radial oder tangential gerichteten Löchern (11 und 12) zum Einblasen von Luft in den Becher selbst versehen ist.

k. Ölbrenner nach Ansprüchen 2 und 3> dadurch g e k e η η zeichnet, dass der Becher (8) , in dem die Einspritzdüse angebracht ist, einen Rand (10) hat, der über die Wand, in der der Becher angebracht ist, so ausgebogen ist, dass eine schlitzförmige Öffnung (9) gebildet wird, durch welche Luft radial dejr gelochten Wand (1) entlang in den Feuerraum ausströmt.

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5. Ölbrenner nach Anspruch *+, dadurch gekennzeich net, dass der Becher, in dem die Einspritzdüse sitzt, nahe an seinem ausgebogenen Rand oder in demselben tangential oder anders gerichtete Lufteinblaseöffnungen hat, so dass die durch diese Öffnungen eingeblasene Luft über den ausgebogenen Rand streift.

6. Ölbrenner nach Ansprüchen h und 5₃ dadurch g e k e η η zei chnet, dass der Becher, in dem die Einspritzdüse sitzt, in seinem äusseren Teil nahe an dem ausgebogenen Rand eine zylindrische oder kegelige Ausweitung (13) mit grösserem Durchmesser als der übrige Becher hat, und dass in dieser Ausweitung vorzugsweise tangential gerichtete Lufteinblaseöffnungen (lh und l5) angebracht sind, so dass die durch diese eingeblasene Luft über den ausgebogenen Rand streift.

7. Ölbrenner nach Ansprüchen 2 und 3, dadurch g e k e η η zeichnet, dass gegen die Einspritzdüse gerichtete, schlitzartige Öffnungen in einem ganz oder teilweise geschlossenen Ring ausserhalb der (Fig. k) oder zwischen (Fig. 5) den kreisförmig angebrachten Lufteinblaseöffnungen angeordnet sind.

8. ölbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die kreisförmig angeordneten Lufteinblaseöffnungen (*+) mit Rohren (16) versehen sind, die ungefähr den gleichen Innendur chmesser wie die Löcher haben und sich ein Stück weit in den Feuerraum hinein erstrecken.

9. Ölbrenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Luft durch, um die Rohre angeordnete, kleine Schlitze oder Reihen von kleinen Löchern (17) in den Feuerraum geblasen wird, so dass die Rohre von einem dünnen Schleier von Luft umspült werden, der eine Russablagerung an den Rohren verhindert.

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