DK141827B

DK141827B - Method of combustion of fuel which is ejected to form a generally conical flame, and burner for carrying out the process.

Info

Publication number: DK141827B
Application number: DK143771AA
Authority: DK
Inventors: Martti Ilmari Koelhi
Original assignee: Collin Consult
Priority date: 1970-03-24
Filing date: 1971-03-24
Publication date: 1980-06-23
Also published as: NO130202B; DE2113659A1; DK141827C; GB1351212A; FR2085029A5; JPS5544281B1; AT319451B; NL7103900A; CA934286A; SE410218B; ES196846Y; FI52769B; FI52769C; ES196846U; CH558501A; BE764767A; DE2113659C2; US3758258A

Description

fedbt I Β8Γ (II) FftEMLÆSGELSESSKRIFT 141827 v£5^ DANMARK lnt c'3 F 23 D 11/00 ;fc (21) Ansøgning nr. 1437/71 (22) Indleveret den 24. ΙΠΕΙΓ· 1971 f(23) Løbedag 24. mar. 1971 (44) Ansøgningen fremlagt og cbolded in Β8Γ (II) FT PUBLICATION WRITING 141827 v £ 5 ^ DENMARK lnt c'3 F 23 D 11/00; fc (21) Application No. 1437/71 (22) Filed on 24 24. · 1971 f (23) Running Day 24 mar. 1971 (44) The application presented & c

fremlæggelsesskriftet offentliggjort den 23- Jun. 1 QoGthe petition published on 23 Jun. 1 QoG

DIREKTORATET FORDIRECTORATE OF

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (30) Prioritet begæret fra denPATENT AND TRADE MARKET (30) Priority requested from it

24. mar. 1970, 4010/70, LEMar 24 1970, 4010/70, LE

(71) R. COLLIN CONSULTING AB, Pack 200, Stockholm 70, SE.(71) R. COLLIN CONSULTING AB, Pack 200, Stockholm 70, SE.

(72) Opfinder: Martti Iltnar i Koelhi, Klevbergsvaegen 155* Stenhamra, SE.(72) Inventor: Martti Iltnar in Koelhi, Klevbergsvaegen 155 * Stenhamra, SE.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:(74) Plenipotentiary in the proceedings:

Firmaet Chas. Hude.The company Chas. Hude.

(54) Fremgangsmåde ved forbrænding af brændstof, som udsprøjtes under dannelse af en 1 hovedsagen kegleformet flamme, samt brænder til udøvelse af fremgangsmåden.(54) Method of combustion of fuel, which is ejected to form a 1 substantially conical flame, and burner for carrying out the process.

Opfindelsen angår en fremgangsmåde af den i indledningen til krav 1 nævnte art samt et apparat til udøvelse af fremgangsmåden af den i indledningen til krav 9 nævnte art.The invention relates to a method of the kind mentioned in the preamble of claim 1 and an apparatus for practicing the method of the kind mentioned in the preamble of claim 9.

De urenheder, som slippes ud i atmosfæren fra anlæg, der fyres med fossile faste eller flydende brændstoffer, er blevet en stadig alvorligere trussel mod omgivelserne. I f.eks. oliefyrede anlæg til opvarmning af boliger, produktion af elektrisk energi o.s.v. inde- 2 141827 holder spildgassen sædvanligvis blandt andet sod, kulmonoxid, svovloxider og nitrogenoxider, der er et resultat af ufuldstændig forbrænding. Store anlæg udrustes nu om stunder med filteranordninger, der udskiller størstedelen, men derimod ikke al sod. De skadelige nitrogen- og svovloxider passerer derimod gennem sådanne filtre, og afgives til atmosfæren. I villaområder med særskilte ildsteder for hvert hus kan filtre og andre udskillere sædvanligvis ikke installeres af økonomiske grunde. Den eneste mulighed for at løse luftforureningsproblememe i sådanne områder, er derfor at indgribe direkte i selve forbrændingsprocessen, og det er derfor et ønskemål at kunne frembringe en forbrændingsproces, som er så fuldstændig, at hverken sod eller andre miljøforstyrrende forbrændingsprodukter opstår. Et tegn på at fuldstændig forbrænding finder sted, er at flammen farves blå, og man har derfor hidtil sat kræfterne ind på at gennemføre forbrændingsprocesserne på en sådan måde, at gulfarvning, som er et tegn på, at frit kul er til stede, elimineres i så høj grad som muligt.The pollutants emitted into the atmosphere from plants fired with fossil fuels or liquid fuels have become an increasingly serious threat to the environment. In e.g. oil-fired plants for heating homes, production of electrical energy, etc. The waste gas usually contains, among other things, soot, carbon monoxide, sulfur oxides and nitrogen oxides, which are the result of incomplete combustion. Large plants are now equipped for moments with filter devices that separate most, but not all soot. The harmful nitrogen and sulfur oxides, on the other hand, pass through such filters and are released to the atmosphere. In residential areas with separate fireplaces for each house, filters and other separators usually cannot be installed for economic reasons. Therefore, the only way to solve the air pollution problems in such areas is to intervene directly in the combustion process itself, and it is therefore desirable to be able to produce a combustion process that is so complete that neither soot nor other environmentally harmful combustion products occur. One sign that complete combustion is taking place is that the flame is stained blue, and so far, efforts have been made to carry out the combustion processes in such a way that yellowing, which is a sign that free coal is present, is eliminated in as much as possible.

For at forbedre forbrændingsprocessen i denne henseende og mindske risikoen for soddannelse, har det været nødvendigt i praksis, at eksperimentere med betydelige strømningshastigheder såvel af brændstoffet som af den tilførte forbrændingsluft. De høje hastigheder forværrer imidlertid flammestabiliteten betydelig med risiko for udblæsning af flammen. Desuden fås et generende højt støjniveau.In order to improve the combustion process in this regard and reduce the risk of soot formation, it has been necessary in practice to experiment with significant flow rates both of the fuel and of the combustion air supplied. However, the high velocities significantly aggravate flame stability with the risk of flame blowout. Furthermore, a disturbing high noise level is obtained.

Trods væsentlige anstrengelser og foranstaltninger er der hidtil endnu ikke fremkommet brænderkonstruktioner, som specielt ved mindre anlæg på alle punkter kan siges at løse det til grund for opfindelsen liggende problem, nemlig med forbedret økonomi at frembringe en så fuldstændig forbrænding, at sodudveksling henholdsvis dannelse af destruktive kemiske stoffer, elimineres. Ved sodfri forbrænding er det muligt at gennemføre forbrændingen støkiometrisk, hvilket medfører en fordelagtig indvirkning på dannelsen af svovl-og nitrogenoxider. Således dannes der ikke SO^, men i stedet S02, hvilket medfører, at man kan undgå de korrosionsproblemer, som optræder på grund af dannelse af svovlsyre med fugtighed i røggassen.Despite significant efforts and measures, burner designs have not yet emerged, which can be said to solve the problem of the invention in particular at smaller plants, namely with improved economics to produce such complete combustion that soda exchange and the formation of destructive chemical substances, eliminated. In soot-free combustion it is possible to carry out the combustion stoichiometric, which has an advantageous effect on the formation of sulfur and nitrogen oxides. Thus, SO 2 is not formed but instead SO 2, which means that the corrosion problems that occur due to the formation of sulfuric acid with humidity in the flue gas can be avoided.

Hidtil har man ment, at fuldstændig forbrænding bedst opnås ved, at man så hurtigt som muligt blander det udsprøjtede brændstof med forbrændingsluft og danner en kegle, som udgør en blanding af luft-og brændstof. I henhold til dette princip lader man luften strømme 3 141827 direkte ind mod udsprøjtningsstedet for brændslet i en retning, som danner en vinkel med brændstofstrålen. Det har nu ifølge opfindelsen overraskende vist sig, at man opnår en endnu bedre forbrænding, dersom man i begyndelsesstadiet af brændstofudsprøjtningen kan forhindre sammenblanding mellem brændstof og tilført forbrændingsluft, og dette er muligt ved den i krav l's kendetegnende del anførte fremgangsmåde.To date, it has been thought that complete combustion is best achieved by mixing the extruded fuel with combustion air as soon as possible and forming a cone which forms a mixture of air and fuel. According to this principle, the air is allowed to flow directly into the fuel injection site in a direction which forms an angle with the fuel jet. It has now surprisingly been found according to the invention that an even better combustion is obtained if, at the initial stage of the fuel injection, the combustion between fuel and the combustion air supplied can be prevented, and this is possible by the method according to the characterizing part of claim 1.

Idet luftstrømmen viger uden om brændstofudsprøjtningsstedet, sprøjtes brændstoffet ud i en relativt rolig zone og udformes i en særdeles regelblindet konisk brændstofflamme og ved at lede luftstrømmen bort fra aksen i en strømning, der har form som en kegle eller skål, kan man ændre brændstofkeglens topvinkel, således at brændstofflammen fortrinsvis udvides samt bliver tyndere og mere fintfor-delt,inden den kommer i kontakt med og indblandes i luftkappen.As the airflow escapes around the fuel injection site, the fuel is ejected into a relatively quiet zone and formed in a highly regulated blind conical fuel flame and by passing the airflow away from the axis in a flow that is in the form of a cone or bowl, one can change the top angle of the fuel cone, so that the fuel flame is preferably expanded as well as becomes thinner and more finely divided before coming into contact with and blending into the air jacket.

Ved at ændre trykforholdene omkring luftkappen, kan man på en simpel og særdeles bekvem måde påvirke forbrændingszonens form og dens radiale og aksiale udstrækning. Man kan således indstilles luftskålens dybde efter ønske og trække forbrændingszonen tilbage i retning mod indsprøjtningsstedet, og skålformen kan endog blive * så flad, at den nærmer sig skiveform, hvorved man opnår en virkningsgrad under forbrændingen, som nærmer sig den teoretisk mulige.By changing the pressure conditions around the air jacket, the shape of the combustion zone and its radial and axial extent can be affected in a simple and extremely convenient way. Thus, the depth of the air bowl can be adjusted as desired and the combustion zone retracted towards the injection site, and the bowl shape may even become * flat to approach slab shape, thereby achieving an efficiency during combustion approaching the theoretically possible.

Ifølge opfindelsen kan trykforholdene omkring luftkappen hensigtsmæssigt styres på de i krav 2-5 anførte måder, hvorved luftstrømmens retning kan ændres efter ønske og ifølge opfindelsen opnås bedst mulig forbrænding, når retningen af luftstrømmen falder indenfor de i krav 6 angivne grænser og fortrinsvis er rettet, som angivet i krav 7. Forbrændingszonens placering i aksial retning kan ifølge opfindelsen bekvemt styres ved, som nævnt i krav 8, at opretholde et undertryk bagved brændstofudsprøjtningsstedet.According to the invention, the pressure conditions around the air jacket can conveniently be controlled in the ways set out in claims 2-5, whereby the direction of the air flow can be changed as desired and according to the invention the best possible combustion is obtained when the direction of the air flow falls within the limits specified in claim 6 and is preferably directed. As stated in claim 7. The location of the combustion zone in the axial direction can according to the invention be conveniently controlled by maintaining, as mentioned in claim 8, a negative pressure behind the fuel injection site.

Brænderen ifølge opfindelsen til udøvelse af fremgangsmåden er ejendommelig ved det i krav 9 anførte. Det ses, at fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan realiseres i en brænder af relativ enkel og billig konstruktion. Krav 10-15 angiver således let fremstillelige udførelsesformer, som ifølge opfindelsen har vist sig velegnede til opnåelse af en optimal forbrænding ved fremgangsmåden i-følge opfindelsen.The burner according to the invention for carrying out the method is characterized in that according to claim 9. It will be seen that the process according to the invention can be realized in a burner of relatively simple and inexpensive construction. Thus, claims 10-15 indicate readily manufacturable embodiments which have been found in accordance with the invention suitable for achieving optimum combustion by the process of the invention.

4 1418274 141827

Opfindelsen skal nedenfor nærmere forklares i forbindelse med et antal på tegningen skematiske Tiste udførelseseksempler for brænderen i-følge opfindelsen. På tegningen viser fig. 1 i perspektiv,delvis brudt,en primær tilstand for et fra en mundstykkeåbning i en brænder kegleformet udstrømmende brændstof og en tilsluttende koaksial kegle af forbrændingsluft, fig. 2 et perspektivisk billede, der illustrerer hvorledes brændstof-keglen på ydersiden påvirkes af et undertryk, der resulterer i en tiltagende keglevinkel, fig. 5 ligeledes i perspektiv samtidigt en brændstofkegle og en tilsluttende kegle af forbrændingsluft udsat for undertryk på ydersiderne, fig. 4 ligeledes i perspektiv og delvis i længdesnit en udførelsesform for brænderen ifølge opfindelsen, forsynet med organer som sætter atmosfæren udenfor keglerne i bevægelse for frembringelse og opretholdelse af det nødvendige undertryk, fig. 5 illustrerer,hvorledes man ved hjælp af tvangsstyring af luft retter denne i hensigtsmæssige, foretrukne og kritiske vinkler i forhold til brænderens radialplan, - fig. 6 viser, hvorledes man med brændere,f.eks. den i fig. 4 viste brænder, kan sætte den tvangsstyrede luft i rotation omkring brænderaksen, fig. 7 et længdesnit gennem en modificeret brænder ifølge opfindelsen, i hvilken man ved hjælp af ejektorvirkning. frembringer det ønskede undertryk, fig. 8 et aksialt delsnit gennem endnu en modificeret brænderkonstruktion ifølge opfindelsen med ekstremt langt tilbagetrukket forbrændingszone, fig. 9 en modifikation af udførelseseksemplet i fig. 6 og fig. 10 et aksialt snit gennem endnu en udførelsesform for brænderen 5 141827 ifølge opfindelsen.The invention will be explained in more detail below in connection with a number of schematic Tist embodiments of the burner according to the invention. In the drawing, FIG. Figure 1 is a perspective view, partially broken, of a primary condition of a fuel cone flowing from a nozzle aperture and a combustion coaxial cone of combustion air; 2 is a perspective view illustrating how the fuel cone on the outside is affected by a negative pressure resulting in an increasing cone angle; FIG. 5 also shows in perspective at the same time a fuel cone and a connecting cone of combustion air exposed to external pressure; Figure 4 is also a perspective view, and partly in longitudinal section, of an embodiment of the burner according to the invention, provided with means which set the atmosphere outside the cones to produce and maintain the necessary negative pressure; 5 illustrates how by means of forced air control it is directed at appropriate, preferred and critical angles to the radial plane of the burner; FIG. 6 shows how to use burners, e.g. FIG. 4, the forced air can rotate about the burner axis; FIG. 7 is a longitudinal section through a modified burner according to the invention, in which one is ejector-operated. produces the desired negative pressure, fig. 8 is an axial sectional view of yet another modified burner structure according to the invention with an extremely long recessed combustion zone; FIG. 9 is a modification of the embodiment of FIG. 6 and FIG. 10 shows an axial section through yet another embodiment of the burner 5 141827 according to the invention.

Fig. 1 anskueliggør i overensstemmelse med opfindelsens hovedprincip primærtilstanden for et fra en brændstofåbning 10 i et konventielt brænd s to fmundstykke 11 udstrømmende brændstof. Det udsprøjtede brændstof danner en kegleformet brændstofhinde 12, som splittes i fine dråber. Brændstofkeglen 12 omgives af en konisk kappe 13 af forbrændingsluft, som strømmer ud gennem en passage 14 i en kappe 15 eller et lignende organ, som omgiver brændermundstykket 11. I praksis indvirker keglerne på hinanden og på den omgivende atmosfære, men for at lette forklaringen vises de i en teoretisk tilstand, hvorved man ser bort fra den nævnte indvirkning. Brændstofkeglen og/eller luftkeglen kan, selvom det ikke er vist figuren., rotere omkring deres respektive kegleakser enten i samme retning eller i modsatte retninger, og ligeledés alternativt med samme eller forskellige hastigheder. I praksis blandes imidlertid brændstoftågen med forbrændingsluften, og det på grund af strømningen opståede undertryk inden i keglerne har en tendens til at suge mdem sammen. Yed antænding af brændstof-luftblandingen ved hjælp af passende,i figuren ikke viste,tændanordninger, fås så en relativ lang, gult lysende flamme, som viser forbrænding af frit kul derved, at temperaturstigningen af brændstof-luftblandingen er for langsom. De ved denne forbrænding opnåede slutprodukter består af bl. a. S02, S0^, frit kul, d.v.s. sod og nitrogenoxider, som i overensstemmelse med hvad der indledningsvis er antydet, er miljøødelæggende.FIG. 1, in accordance with the main principle of the invention, illustrates the primary state of one fuel flowing from a fuel opening 10 in a conventional fire 10 into a conventional torch 11. The fuel extruded forms a cone-shaped fuel membrane 12 which splits into fine droplets. The fuel cone 12 is surrounded by a conical sheath 13 of combustion air which flows out through a passage 14 in a sheath 15 or similar means surrounding the burner nozzle 11. In practice, the cones act on each other and on the surrounding atmosphere, but for ease of explanation, those in a theoretical state, thereby disregarding said impact. The fuel cone and / or air cone, although not shown in the figure, can rotate about their respective cone axes either in the same direction or in opposite directions and alternatively alternate at the same or different speeds. In practice, however, the fuel mist is mixed with the combustion air, and the underpressure created by the flow within the cones tends to suck them together. By igniting the fuel-air mixture by means of suitable ignition devices not shown in the figure, a relatively long yellow luminous flame is shown which shows the combustion of free coal as the temperature rise of the fuel-air mixture is too slow. The final products obtained by this combustion consist of, inter alia, a. S02, S0 ^, free coal, i.e. soot and nitrogen oxides, which in accordance with what was initially suggested, are environmentally harmful.

Fig.2 viser samme brændermundstykke 11 som i fig. 1, men med den koniske kappe 15 fjernet og den koniske luftkappe 13 udeladt. I denne figur er endvidere med stiplede linier antydet brandstofkeglen i dens initialstilling. Figuren viser skematisk et udførelseseksempel på, hvorledes man ifølge opfindelsen sætter luften uden for den foran nævnte brændstofkegle 12 i bevægelse udad fra brænderaksen i pilenes 16 retning. I dette tilfælde forudsættes en med aksen koncentrisk ringspalte eller krans af huller, der er tilsluttet til en undertryks-kilde f.eks. en sugeventilator 17, hvis indsugningsåbning er betegnet med 18, og hvis udløbsåbning er betegnet med 19. Denne sugeblæser blæser den indsugede luft bort udenfor brænderen. Luftens derved bibragte bevægelse i retning af pilene 16 i zonen udenfor brændstofkeg- 141827 6 len 12 forårsager et undertryk, som resulterer i, at brændstofkeglen vides ud og får form som en skål 20, således som det fremgår af figuren, og herved udvides keglevinklen også væsentligt.Fig. 2 shows the same burner nozzle 11 as in fig. 1, but with the tapered sheath 15 removed and the tapered sheath 13 omitted. In this figure, dashed lines also indicate the fuel cone in its initial position. The figure schematically shows an exemplary embodiment of how, according to the invention, the air outside the aforementioned fuel cone 12 is moved outwardly from the burner axis in the direction of the arrows 16. In this case, a concentric ring gap or wreath of holes connected to a suppression source is assumed, e.g. a suction fan 17 whose suction opening is designated 18 and whose outlet opening is designated 19. This suction blower blows the sucked air out of the burner. The movement of the air thereby in the direction of the arrows 16 in the zone outside the fuel cone 12 causes a negative pressure which results in the fuel cone being widened and taking shape as a bowl 20, as shown in the figure, thereby expanding the cone angle as well. significantly.

En spiralformet pil 21 antyder en strømningslinie, der viser, at brændstofskålen 20 i dette tilfælde roterer omkring sin akse, hvilket imidlertid ikke indebærer, at dette altid behøver at være tilfældet. Denne bevægelse kan f.eks. på kendt måde fås ved hjælp af tangentiale spor i mundstykket.A helical arrow 21 indicates a flow line showing that the fuel bowl 20 in this case rotates about its axis, however, which does not mean that this always has to be the case. This movement can e.g. in a known manner is obtained by means of tangential grooves in the mouthpiece.

Fig. 3 viser skematisk, hvorledes man påvirker såvel brændstofkeglen som luftkeglen på den måde, som er beskrevet under henvisning til fig.FIG. 3 shows schematically how to affect both the fuel cone and the air cone in the manner described with reference to FIG.

2. Her genfinder man således mundstykkeåbningen 10, mundstykket 11, kappen 15, den indsnævrede passage 14, initialkeglerne 12 og 13 for brændstof henholdsvis forbrændingsluft samt brændstofskålen 20. Omkring brændstofskålen 20 er i denne figur også vist en koaksial dermed beliggende forbrændingsluftskål 22. Med spiralformede pile 21 og 23 er antydet strømningslinier i de respektive skåle og visende, hvorledes f.eks. disse kan rotere. De med 16 i fig. 2 betegnede pile genfindes også og repræsenterer hensigtsmæssige bevægelsesretninger for den under bortsugning værende atmosfære fra den inden for pilenes modpunkter i hovedsagen beliggende zone, som er særlig interessant i forbindelse med opfindelsen. Af figuren fremgår også, hvorledes både brændstofkeglen 12 og forbrændingsluftkeglen 13 er udvidet væsentligt. Dette er resultatet af det undertryk, som frembringes i zonen nærmest rundt om brændstofåbningen på grund af den gennem luftpassagen 14 udstrømmende luft, og det undertryk, som endvidere opstår omkring forbrændingsluftkappen i området radialt uden for luftpassagen 14. Ved udvidelsen af keglevinklerne kommer skålene 20 og 22 til at falde sammen, hvorved der sker en koncentreret sammenblanding af luft og brændstof, som efter antænding giver en relativt stabil forbrændingszone. Ved tiltagende undertryk flyttes denne bagud i retning mod brændermundstykket og koncentreres radialt indad. I denne forbrændingszone sker en hurtigere forbrænding end i det i forbindelse med fig. 1 beskrevne tilfælde. Derved fås også en hurtigere temperaturforøgelse med undertrykkelse af soddannelse og dannelse af andre miljøforstyrrende slutprodukter.2. Here, the nozzle aperture 10, the nozzle 11, the casing 15, the narrow passage 14, the initial cones 12 and 13 for fuel and combustion air as well as the fuel bowl 20 are found here. arrows 21 and 23 are indicated flow lines in the respective bowls, showing how e.g. these can rotate. Those with 16 in FIG. The arrows referred to in paragraph 2 are also found and represent appropriate directions of movement for the atmosphere under suction from the zone located within the counterpoints of the arrows, which are of particular interest in the invention. The figure also shows how both the fuel cone 12 and the combustion air cone 13 are substantially expanded. This is the result of the negative pressure produced in the zone closest to the fuel opening due to the air flowing through the air passage 14, and the negative pressure which also arises around the combustion air jacket in the region radially outside the air passage 14. In the expansion of the cone angles the bowls 20 and 22 to coincide, thereby providing a concentrated mixture of air and fuel, which after ignition provides a relatively stable combustion zone. With increasing negative pressure, this is moved backwards towards the burner nozzle and concentrated radially inward. In this combustion zone, a faster combustion occurs than in the connection with FIG. 1 cases. This also results in a faster temperature increase with suppression of soot formation and formation of other environmentally disruptive end products.

Medens fig. 1-3 er beregnede til mere i princippet at forklare fremgangsmåden ifølge opfindelsen, viser fig. 4-10 mere konkret brændere til gennemførelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, hvorved yderli- 141827 7 gere udførelsesformer for fremgangsmåden samtidig vil blive beskrevet.While FIG. 1-3 are intended to explain more in principle the method according to the invention, FIG. 4-10 more concrete burners for carrying out the method according to the invention, in which further embodiments of the method will be described simultaneously.

I forbindelse med beskrivelsen af fig. 1-3 er fremgangsmåden ifølge opfindelsen til skabning af et undertryk uden for henholdsvis brændstof- og forbrændingsluftkeglen kun antydet og vist i princippet. Som kilde eller organ til at forskyde luften i de pågældende zoner under bevægelse i retning udad fra den fælles kegleakse er blot som eksempel blevet angivet en sugeventilator 17 eller et lignende organ, som må betragtes som en yderste primitiv udførelsesform til anvendelse ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Desuden er antydet en metode til samme formål med styret strømningsretning, uden at midlerne til gennemføring af denne metode er beskrevet i detaljer.In the description of FIG. 1-3, the method according to the invention for creating a negative pressure outside the fuel and combustion air cone respectively is only indicated and shown in principle. As a source or means for displacing the air in the zones in question in an outward direction from the common cone axis, there has been given by way of example only a suction fan 17 or a similar means, which must be regarded as an extremely primitive embodiment for use in the method according to the invention. In addition, a method for the same purpose of controlled flow direction is suggested, without the means for implementing this method being described in detail.

Por udøvelsen af fremgangsmåden ifølge opfindelsen er det særligt fordelagtigt, dersom man kan sætte forbrændingsluften og/eller brændstof-tågen i rotationsbevægelser. En sådan bevægelse bidrager nemlig til en mere effektiv sammenblanding af brændstoftåg en med forbrændingsluften. Et eksempel på en brænder, ved hjælp af hvilken denne udvikling af fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan gennemføres, er vist i fig.For practicing the method according to the invention, it is particularly advantageous if the combustion air and / or the fuel mist can be rotated in motion. Such a movement contributes to a more efficient mixing of fuel fogs one with the combustion air. An example of a burner by which this development of the method according to the invention can be carried out is shown in FIG.

4, hvor 24 betegner et legeme,som omgiver et brandstofmundstykke 25, og som vider sig ud i retning mod brænderens udstrømningsende. Legemet 24 er forlænget med en rørdel 26, som samtidig danner kanal for brændstoffet og fæste for et antal skrueformet anbragte ledeskinner 27. Legemet 24 og dets forlængelse eller skaft 26 omgives af dobbeltrør, af hvilke det inderste er letegnet med 28 og det yderste med 29. Disse rør 28 og 29 er ved deres omkring mundstykket 25 beliggende ender forsynet med flanger 50 henholdsvis 31. Kellem legemet 24 med den forlængede rørdel 26 og inderrøret 28 findes en strømningskanal 32 for forbrændingsluft, der sættes i en roterende bevægelse af ledeskinnerne 27, således som angivet med pile 33. Som det endvidere fremgår af figuren,har strømningskanalen en indsnævret passage 34, hvori legemet 24 er indsat. Med denne luftpassage får forbrændingsluftstrømmen en gektorvirkning. Endvidere er der mellem rørene 28 og 29 dannet en forholdsvis snæver, ringformet kanal, igennem hvilken luft tvinges i retning af pilene 36 og ud gennem en ringformet spalte 37 mellem de to flanger 30 og 31.4, where 24 denotes a body which surrounds a fuel nozzle 25 and which extends in the direction towards the outlet end of the burner. The body 24 is extended by a pipe portion 26 which simultaneously forms duct for the fuel and attaches to a plurality of helically disposed guide rails 27. The body 24 and its extension or shaft 26 are surrounded by double tubes, the inner of which is easily marked by 28 and the outer by 29 These pipes 28 and 29 are provided with flanges 50 and 31 respectively at their ends around the nozzle 25. Between the body 24 with the extended pipe portion 26 and the inner tube 28 there is a combustion air flow duct 32 which is placed in a rotary movement of the guide rails 27, thus as indicated by arrows 33. As is further apparent from the figure, the flow channel has a narrowed passage 34 into which body 24 is inserted. With this air passage, the combustion air flow has a rector effect. Furthermore, a relatively narrow annular duct is formed between the tubes 28 and 29 through which air is forced in the direction of the arrows 36 and out through an annular gap 37 between the two flanges 30 and 31.

Som det endvidere ses af figuren,strømmer brændstoffet ud af mundstykkeåbningen 35 under dannelse af den i fig. 3 viste brændstofskål 20.Further, as seen in the figure, the fuel flows out of the nozzle aperture 35 to form the one shown in FIG. 3 fuel bowl 20.

8 1418278 141827

Den ved luftpassagen 34 udstrømmende, i rotation satte luft,danner en med brændstofskålen 20 delvis sammenfaldende skål 22, i lighed med hvad der er forklaret i forbindelse med fig. 3. Forbrændingsluft-skålen roterer i dette tilfælde omkring sin akse i forhold til brændstofskålen 20, således som antydet ved hjælp af pilen 33· Derved fås en intensiv sammenblanding af brændstof og luft og en hurtig forbrænding i overensstemmelse med fig. 3· Denne forbrænding kan imidlertid yderligere forbedres væsentligt, dersom man kan intensivere en recirkulation af hede røggasser og endnu ikke forbrændt brændstof-luftblanding. I fig. 4 vises en måde at frembringe en sådan recirkulation gennem hvirveldannelser i atmosfæren rundt om forbrændingszonen. Som det fremgår af figuren vil den tvangsmæssigt rettede luft, som strømmer ud gennem den ringformede spalte 37 i retning af pilene 36 ved ejektorvirkning sætte den nærmest værende luft i bevægelse i hvirvler, der er betegnet med 38,og som lægger sig ringformigt rundt om flangen 30. Denne hvirvelbevægelse inducerer atter sammen med gasbevægelsen i forbrændingszonen en meget intensiv hvirveldannelse betegnet med pilen 39, hvorved hed røggas recirkuleres til begyndelsen af forbrændingszonen. Derved vil de recirkulerede hede røggasser yderligere forøge temperaturen i forbrændingszonen, således at forbrændingen bliver yderst intensiv, o dermed også koncentreret i et forholdsvist snævert område omkring brænderaksen, samtidig med at forbrændingszonen føres nærmere til brændermundingen. En særlig vigtig faktor ved denne tilbagetrækning af forbrændings zonen er luftgennemstrømningen gennem luftpassagen 34. omkring legemet 24, hvilken strømning ved ejek-torvirkning frembringer et undertryk foran legemet 24 omkring brændstof-mundstykket 35. Det bemærkes endvidere at der i de to nu sammenfaldende skåle 20 og 22 samtidig opstår en recirkulation af hed røggas rettet mod brændstofåbningen. Disse hede forbrændingsgasser,bidrager naturligvis på samme måde som forud anført, til at intensivere forbrændingen i forbrændingszonen.The air flowing in rotation at the air passage 34 forms a bowl 22 which partially coincides with the fuel bowl 20, similar to what is explained in connection with FIG. 3. In this case, the combustion air bowl rotates about its axis relative to the fuel bowl 20, as indicated by arrow 33. This results in an intensive mixing of fuel and air and rapid combustion in accordance with FIG. 3 · However, this combustion can be further improved significantly, if one can intensify the recycling of hot flue gases and not yet combusted fuel-air mixture. In FIG. 4 shows a way of generating such recirculation through vortices in the atmosphere around the combustion zone. As can be seen in the figure, the forcibly directed air flowing out through the annular slot 37 in the direction of the arrows 36 by ejector action will set the nearest air moving in swirls designated 38 and which lie annularly around the flange 30. This vortex movement again induces, together with the gas movement in the combustion zone, a very intensive vortex formation denoted by arrow 39, whereby hot flue gas is recirculated to the beginning of the combustion zone. Thereby, the recycled hot flue gases will further increase the temperature in the combustion zone so that the combustion becomes extremely intense, and thus also concentrated in a relatively narrow area around the burner axis, while at the same time bringing the combustion zone closer to the burner mouth. A particularly important factor in this withdrawal of the combustion zone is the air flow through the air passage 34. around the body 24, which flow, by ejector, produces a negative pressure in front of the body 24 around the fuel nozzle 35. It is further noted that in the two now coincident bowls 20 and 22 at the same time a hot flue gas directed at the fuel opening occurs. These hot combustion gases, of course, contribute in the same way as stated above, to intensify combustion in the combustion zone.

I forbindelse med opfindelsen har det vist sig, at vinklen mellem radialplanet og den tvangsrettede luftstrøm fra spalten mellem flangerne 30 og 31 er kritisk eller i det mindste bør holdes indenfor visse passende vinkelområder, for at der skal kunne opnås rimelige forbrændingsresultater. I det skematiske billede i fig. 5 er vist de to rør 28 og 29 med flangerne 31 og 30 danne en negativ vinkel på 20° med radialplanet som repræsenteres af linien 40. Denne vinkel på -20° er tillempet til det i fig. 4 viste eksempel. Forsøg har imidlertid vist, 9 141827 at det er muligt at tvangsrette gasstrømningen, så den danner en vinkel på mellem +10° og -60° med det nævnte plan, således som det fremgår af skemaet i fig. 5. Særligt hensigtsmæssigt er ifølge opfindelsen vinkelområdet fra +5° til -30° med radialplanet og udad fra aksen*In connection with the invention, it has been found that the angle between the radial plane and the forced air flow from the gap between the flanges 30 and 31 is critical or at least should be kept within certain appropriate angular ranges in order to obtain reasonable combustion results. In the schematic view of FIG. 5, the two tubes 28 and 29 with the flanges 31 and 30 are shown to have a negative angle of 20 ° with the radial plane represented by the line 40. This angle of -20 ° is adapted to that of FIG. 4. However, experiments have shown that it is possible to force the gas flow to form an angle of between + 10 ° and -60 ° with said plane, as shown in the diagram in FIG. 5. Particularly convenient according to the invention is the angular range from + 5 ° to -30 ° with the radial plane and outwardly from the axis *

Det kan også være fordelagtigt yderligere samtidigt at tvangsrette gasstrømmen, så den danner en vinkel med radien i det nævnte radialplan, og som eksempel herpå henvises til den i perspektiv viste op-skåme brænder ifølge opfindelsen som ses i fig. 6. Pilene 41,som viser den tvangsrettede gasstrøm, er her rettede således, at de danner en vinkel med radien i det nævnte radialplan. En sådan tvangsrettet bevægelse kan f.eks. frembringes ved at sætte den gennem den mellem rørene 28 og 29 fremdrevne luft i en skrueformet bevægelse, og lade luften strømme ud i retning af pilene 41. ifølge et andet alternativ kan man udforme de indre kanter på flangerne 30 og 31 i spalten 37 med ledeskinnelignende organer eller erstatte spalten med en krans af orienterede huller 63, som vist i fig. 9, hvorved hullerne tvangs^ mæssigt styrer luften, så den danner den ønskede vinkel med radien.It may also be advantageous further to simultaneously force the gas stream to form an angle with the radius of said radial plane, and by way of example, reference is made to the perspective shaded burner of the invention as seen in FIG. 6. The arrows 41, showing the forced gas flow, are here directed so as to form an angle with the radius of said radial plane. Such a forced movement can e.g. produced by passing the air propelled between the pipes 28 and 29 in a helical motion and allowing the air to flow out in the direction of the arrows 41. According to another alternative, the inner edges of the flanges 30 and 31 of the slit 37 can be formed with guide rail-like means or replace the slot with a wreath of oriented holes 63, as shown in FIG. 9, whereby the holes compulsorily control the air to form the desired angle with the radius.

I fig. 7 er skematisk vist endnu et udførelseseksenqpel for en brænder, i hvilken der i forbrændingsluftens strømningsvej er indbygget en ejek-toranordning, som er beregnet til at sænke trykket i området rundt om brænderspidsen og på ydersiden af brændstofluftskålen. I fig. 7 betegner 42 selve brændstofinundstykket , som er omgivet af et legeme 43, forbi hvis kant 44 forbrændingsluften strømmer i retning af pilene 45 gennem et omsluttende rør 46, der ender omtrent i højde med kanten 44 af legemet 43. Koaksialt med røret 46 er anbragt et ydre rør 47, således at der er dannet en ringformet strømningsspalte, i hvilken luft strømmer i retning af pilene 48. Yed enden af røret 47 er der i en krans anbragt kombinerede støtte- og afstandsorganer, som holder en ringf ormet udstrømningsdyse, der som en helhed er betegnet med 49, i en sådan afstand fra enden af røret 47, at der er dannet en ringformet åbning 50 mellem røret 47 og dysen 49. Yed Samvirken mellem luftstrømmene i inderrøret 46 og i spalten mellem dette og yderrøret 47 opstår der med 51 betegnede hvirvler i området rundt om brænderspidsen og på ydersiden af brændstof-luftskålen, idet hvirvlerne opstår på grund af et undertryk, der er dannet udenfor spalten 50 ved ejektorvirkning. Disse hvirvler består i hovedsagen af recirkuleret røggas, som medrives fra kontaktzonen mellem hvirvlerne 51 og kappen af skålen af den af pilene 52 repræsenterede forbrændingszone. Som det endvidere frem 10 141827 går af figuren, opstår der også en central recirkulation inden i forbrændingszonen, hvilket illustreres af de viste buede pile 53. Herved opnås en recirkulation af forbrændingsgas i retning mod brændstofskålens inderste spids, hvorved der fås en hurtigere ophedning af brændstoftågen og en deraf følgende hurtigere forbrænding. I denne figur er også, som et eksempel, indtegnet to poler X og Y for en elektrisk tændanordning for brændstoffet.In FIG. 7 is another schematic embodiment of a burner in which an ejector device is designed for lowering the pressure in the area around the burner tip and on the outside of the fuel air bowl in the combustion air flow path. In FIG. 7, 42 denotes the fuel nozzle itself, which is surrounded by a body 43, past whose edge 44 the combustion air flows in the direction of the arrows 45 through an enclosing tube 46 which ends approximately at the height 44 of the body 43. Coaxially with the tube 46 is arranged a outer tube 47 so that an annular flow gap is formed in which air flows in the direction of arrows 48. At the end of tube 47, combined support and spacers are arranged in a wreath holding an annular outflow nozzle which The whole is indicated by 49, at such a distance from the end of the tube 47 that an annular opening 50 is formed between the tube 47 and the nozzle 49. Yed The interaction between the air flows in the inner tube 46 and in the gap between it and the outer tube 47 occurs with 51 designated vertebrae in the region around the burner tip and on the outside of the fuel-air bowl, the vertebrae being caused by a negative pressure formed outside the gap 50 by ejector action. These vortices are essentially composed of recycled flue gas entrained from the contact zone between vortices 51 and the casing of the bowl of the combustion zone represented by arrows 52. Furthermore, as shown in the figure, a central recirculation also occurs within the combustion zone, which is illustrated by the curved arrows 53 shown. This results in a recirculation of combustion gas towards the innermost tip of the fuel bowl, which results in a faster heating of the fuel fog. and a resulting faster combustion. In this figure, also, as an example, two poles X and Y are plotted for an electric ignition device for the fuel.

Fig. .8 viser halvdelen af endnu en modificeret brænderkonstruktion i-følge opfindelsen, i hvilken det i fig. 7 viste, centrale legeme 43 genfindes. Ted denne modificerede konstruktion ender et indre rør 54 i en vis afstand bagved kanten 44 af legemet 43. Et ydre rør 55 med en ring- eller kransformet ejektor 56 omgiver rørene 54 med en mellemliggende ringformet spalte 57, og ender i en vis afstand fra endefladen af legemet 43. Mellem legemet 43 og inderrøret 54 strømmer gennem en indsnævring 58 forbrændingsluft i retning af pilen 59 ud forbi enden af røret 54, hvor den rykkes radialt udad af den fra spalten 57 med højere impuls udstrømmende luft. Disse to luftstrømme fremkalder derefter tilsammen en ejektorvirkning ved passage af ejektoren 56, således at der frembringes en recirkulationshvirvel, som er antydet med pilen 60, og svarende til og virkende på samme måde som pilen 51 i fig. 7.FIG. .8 shows half of a further modified burner structure according to the invention, in which the embodiment of FIG. 7, central body 43 is recovered. In this modified construction, an inner tube 54 ends at a certain distance behind the edge 44 of the body 43. An outer tube 55 with an annular or corrugated ejector 56 surrounds the tubes 54 with an intermediate annular slot 57, ending at a certain distance from the end surface. of the body 43. Between the body 43 and the inner tube 54, through a constriction 58, combustion air flows in the direction of the arrow 59 beyond the end of the tube 54 where it is radially extended outwardly from the air flowing from the higher impulse 57. These two air streams then together produce an ejector effect upon passage of the ejector 56 to produce a recirculation vortex, which is indicated by arrow 60, and corresponding to and acting in the same manner as arrow 51 of FIG. 7th

Den ved indsnævringen 58 i retning af pilen 59 udstrømmende og radialt udad afbøjede forbrændingsluftstrøm forårsager et undertryk foran endefladen af legemet 43 og rundt om dets kant 44. Dette undertryk bidrager til, at brændstoffilmen 61 trækkes udad og afbøjes bagud, hvorved den overraskende effektivt splittes i en yderst fin tåge, som suges bagom kanten 44 og dér blandes med forbrændingsluften. Forbrændingszonen vil så i bedste fald få en profil, som er vist ved den punkterede linie 62.The combustion air stream flowing radially outwardly radially deflected by the constriction 58 in the direction of the arrow 59 causes a negative pressure in front of the end surface of the body 43 and around its edge 44. This negative pressure contributes to the fuel film 61 being pulled outwards and deflected backwards, whereby it is surprisingly effectively split into an extremely fine mist which is sucked behind the edge 44 and mixed there with the combustion air. The combustion zone will then at best have a profile shown at the dashed line 62.

X fig. 10 er vist en yderligere modificeret udførelsesform for opfindelsen, som er forsynet med flere spalter for tvangsrettede luftstrømme, der danner forskellige vinkler med radialplanet. I figuren betegner 64 et centralt rør, i hvis ende der er indskudt et brændstofmundstykke 65. Koaksialt med røret 64 er endvidere anbragt to rør 66 og 67, og mellem disse rør er indrettet strømningspassager 68 og 69. Røret 64 er omkring mundstykket 65 udformet med ledeflader 70, som tilsammen med ledeflader 71 på røret 66 retter luftstrømmen i en af spal-X fig. 10 is a further modified embodiment of the invention, which is provided with multiple slots for forced air flows forming different angles with the radial plane. In the figure, 64 denotes a central pipe, at which end a fuel nozzle 65 is inserted. Coaxially with the pipe 64 are further arranged two pipes 66 and 67, and between these pipes are flow passages 68 and 69. The pipe 64 is formed around the nozzle 65 with guiding surfaces 70 which together with guiding surfaces 71 of the pipe 66 direct the air flow in one of the slots.

Claims

Direction of direction. The pipe 66 is further provided with guide surfaces 72 which together with guide surfaces 73 of the pipe 67 direct the air flow in a different direction than the former. Claims.

A method of combustion of fuel which is ejected to form a substantially cone-shaped fuel flame, in which combustion air is conducted to the combustion zone through a coaxial co-axial, substantially annular flow area, substantially combustible in combustion, radial distance from this, avoiding an immediate mixing of the fuel ejected therefrom and the combustion air, and directing the combustion air away from the axis of the fuel cone so that said air essentially forms a cone or bowl-shaped jacket coaxial with the fuel cone, utilizing pressure in and around the air sheath created partly to change the cone angle of the fuel cone to produce intimate contact and mixing of fuel with the air sheath and partly to form the combustion zone as a coaxial bowl with the fuel cone of desired depth and radial propagation as well as maintain this form during the current combustion process. '

A method according to claim 1, characterized in that the pressure condition of the air jacket is affected by continuously aspirating air, e.g. using a suction fan.

Method according to claim 1, characterized in that the pressure state of the air jacket is affected by maintaining the atmosphere connecting to the air jacket mainly in toroidal swirl movement around the axis.

Method according to claim 3, characterized in that the said vortex is influenced by the effect of a forced-driven directional air flow to produce said vortex movement.

Method according to claims 2-4, characterized in that the pressure state is maintained by combined suction and forced-air directional air flow.

Method according to claims 4-5, characterized in that the air flow forms an angle between + 10 ° and 4 60 °, suitably + 5 ° to -Ϊ-300, preferably approx. + 20 ° with respect to the radial plane of the said axis and away from the axis.

Method according to claim 6, characterized in that the air flow is also directed tangentially in said radial plane (Fig. 6).

Method according to claims 1-7, characterized in that the combustion zone is kept displaced backwards from the fuel injection site by maintaining a negative pressure behind this location.

A burner for carrying out the method according to claims 1-8 and comprising a fuel nozzle provided with a fuel opening from which fuel is ejected into a generally cone-shaped fuel flame, and an annular air flow gap disposed around the fuel nozzle through which the combustion air combustion air is supplied. that the air flow passage (14,34,45,68) past the fuel nozzle (11,25,42,65) is located at such a radial distance from the fuel opening (10,35) that during operation an immediate mixing of the ejected therefrom is avoided fuel (12) and the combustion air (13), and the burner structure is arranged to direct the combustion air away from the axis of the fuel cone to form a generally cone or bowl-shaped sheath (22), and so that pressure is generated in and around the air sheath which partly changes the cone angle of the fuel cone (12) to achieve intimate contact and mixing of fuel with the air jacket (13) and partly the combustion zone takes the form of a coaxial bowl (20) with the desired depth and radial propagation with the fuel cone and maintains this shape during the current combustion process.

Burner according to claim 9, characterized in that the limiting surfaces of the air flow passage (34) such as walls, edges and similar parts (24, 43,71) are arranged to direct the flow of combustion air away from the axis of the fuel cone.