NO311855B1 - Fremgangsmåte og brennerhode for forbrenning av flytende eller gassformede brennstoffer - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører et brennerhode, som kan benyttes i brennere for gass- og/eller oljefyringsanlegg, og en fremgangsmåte for forbrenning av flytende eller gassformede brennstoffer i de nevnte anlegg.

Immisjon av forbrenningsgasser fra gass- og oljefyringsanlegg forårsaker betydelige mljøbelastninger som følge av skadelige stoffer som oppstår under forbrenningen. Danningen av noen skadelige stoffer kan påvirkes ved hjelp av primærtiltak under fyringsstyringen henholdsvis i brenneren, og kan reduseres på en virksom måte. Tilføring av forbrenningsluft, bruk av brennstoffene såvel som en blanding med tilbakeførte avgasser har stor betydning ved redusering av miljøbelastningene.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte såvel som et brennerhode, som gir betydelig reduksjon av NOx-dannelsen under forbrenningen og som også muliggjør en forbrenning av brennstoffet ved lav flammetemperatur og lite energiforbruk.

Dette oppnås med de trekk som er angitt i patentkravene 1 og 2. De uselvstendige krav angir ytterligere fordelaktige utførelsesformer av oppfinnelsen.

Fremgangsmåten for forbrenning av gassformede og flytende brennstoffer i fyringsanlegg er kjennetegnet ved at en luftstrøm for forbrenningen føres gjennom et virvlingslegeme, og at det i et nedstrøms avsnitt av flammerøret tilveiebringes et undertrykk ved hjelp av ledeinnretninger og gjennombrudd i flammerøret, og ved at avgassen fra forbrenningen suges gjennom gjennombruddene og blandes med forbrenningsluften, samt at den i brennrommet forhåndenværende avgass blandes med det i brennrommet inndysede, ennå ikke antente brennstoff, og at det i en avstand foran brennerhodet tilveiebringes en flammefront. Virvlingslegemet og minst en forstøvningsdyse for brennstofftilførselen er anordnet i et flammerør, som rager inn i brennrommet i en kjele som del av et brennerhode i en brenner.

Føringen av luftstrømmen gjennom virvlingslegemet gir en indre virvelstrømning som sammen med de med åpningene henholdsvis ledeinnretningene tilveiebragte virvlinger såvel som aksialluftstrømmen fører til en tilbakeføring av avgasser med små surstoff-andeler og til en intensiv blanding av brennstoff, avgass og luft. Dessuten dannes en flammefront ikke direkte ved brennerhodet, som ellers vanlig i konvensjonelle brennere, men i en viss avstand foran brennerhodet. Dessuten oppnås det fordelaktig en redusering av flammetemperaturen og således en sterk redusering av NOx-dannelsen. Særlig ved forbrenning av flytende brennstoffer oppnås en øket innblandingsflate for avgassene i oljetåken, samt en større forfordampning av oljetåken. Brennerhodet består av et flammerør, minst en forstøvningsdyse og/eller minst en gassdyse, idet flammerøret består av et omtrentlig sylindrisk avsnitt som går over i et avsmalnende avsnitt, hvor det nedstrøms er anordnet et ytterligere omtrentlig sylindrisk avsnitt, idet det i det nevnte nedstrøms avsnitt i flammerøret er anordnet gjennombrudd og innoverragende ledeinnretninger, og det i flammerøret er anordnet minst et virvlingslegeme.

Med et slikt brennerhode blir det mulig å oppnå en virvelstrømning i brennerhodet samt å tilbakeføre avgass til brennerhodet, slik at det muliggjøres en bedre blanding av luft, brennstoff og avgass. Dessuten muliggjøres det en tilveiebringelse av en stabil flammefront foran brennerhodet. Avstanden mellom flammefronten og brenneren er kjennetegnet av en blandingssone av avgasser, forbrenningsluft og brennstoffer, hvor det forefinnes vesentlig lavere temperaturer enn i den brennende flamme. Ved hjelp av dette brennerhodet kan NOx-innholdet i avgassen fra og med dette brennerhodet utstyrte gass-, fyringsolje- eller flerstoff-fyringer, og således miljøbelastningen, senkes.

I en foretrukken utførelsesform er virvlingslegemet aksialt forskyvbart. Derved oppnås en optimalisering av virvelstrømningen. En foretrukken utførelsesform er en hvor det er anordnet åpninger i virvlingsløpet, gjennom hvilke løpninger luften kan tilføres aksialt, idet derved avstanden mellom flammefronten og brennerhodet påvirkes på en positiv måte.

I flammerøret er fortrinnsvis ledeinnretningene gitt trekantform og rettet mot den foran brennrommet forhåndenværende blandingssone. Denne type ledeinnretninger gir en virkningsfull og effektiv dannelse av virvler, som fremmer blandingen av avgasser, forbrenningsluft og brennstoff. En særlig virkningsfull vinkel mellom ledeinnretningene og flammerøret er en vinkel mellom ledeinnretningene og flammerøret på mellom 30° og 40°.

Ved anvendelse av gassdyser, som er anordnet i flammerøret, har det vist seg å være positivt for blandingen at gassdyseåpningene er rettet mot veggen i flammerøret.

Et utførelseseksempel skal nå beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor:

Fig. 1 viser et snitt gjennom et brennerhode, og

fig. 2 viser den skjematiske dannelse av en flamme i det nye brennerhode.

Fig. 1 viser et brennerhode for forbrenning av gassformede og flytende brennstoffer.

Brennerhodet kan benyttes i ulike typer brennere. En slik brenner kan eksempelvis utgjøre en komponent i fyringsanlegg for varmtvannskjeler, dampfremstillere, termalolje-varmere, hetgass-varmere eller andre varmeinnretninger. Det inn i brennerrommet 17 ragende brennerhode består av et flammerør som har to sylindriske avsnitt 3 og et avsmalnende avsnitt 8. Like foran eller i avsnittet 8 er det anordnet et i aksial retning forskyvbart virvlingslegeme 6. Det nærmest brennerrommet 17 liggende sylindriske flammerøravsnitt 3 er forsynt med inn i flammerøret 3 ragende legemer eller ledeinnretninger 4, som her fortrinnsvis er utformet som trekantplater, og dette flamme-røravsnitt har også utsparinger eller gjennombrudd 5. Tilføringen av brennstoff skjer gjennom en ledning 13 på forstøvningsdysen 1, når det dreier seg om flytende brennstoffer, henholdsvis gjennom tilføringen 12 og gassdysene 2 når det dreier seg om gassformede brennstoffer. Virvlingslegemet 6 vil tilveiebringe en indre \drvelstrømning. Ved hjelp av virvlingslegemets aksiale innstilling kan det tilveiebringes et optimert forhold mellom aksiallutf-impuls og virvlings-impuls. Når forbrenningsluft 11 strømmer mot flatene 4 tilveiebringes det et undertrykk, som fører til innsuging av avgasser fra fyrrommet, henholdsvis brennerrommet 17 gjennom åpningene 5. Platene 4 i luft-strømmen henholdsvis luftgasstrømmen virker som virvelgeneratorer. På nedstrøms-siden bak hver plate vil det derfor danne seg to motløpende virvler.

Det eller de anvendte virvlingslegemer 6 er festet til en eller flere forskyvbare holdere 10.

I fig. 2 er dannelsen av en blandingssone 16 henholdsvis en flamme 18 vist skjematisk. Brennerhodet er ført gjennom veggen i fyrrommet i en brennermuffe 9. Avgass-resirkulering oppnås ved at gass strømmer inn gjennom åpningene 5 og ved at avgass (pilene 14) suges inn i den ikke brennende fordampnings-/blandingssone 16. En flammefront 15 dannes først i en viss avstand fra brennerhodet i brennrommet 17. Den hete flammen 18 danner seg først ved denne flammefront 15 og forbrenner avgass-, forbrenningsluft- og brennstoffblandingen. Dette oppnås som følge av den kombinerte virkning av den indre virvelimpulsstrøm, aksiallutfstrømmen og den intensive turbulens i virvlene. En lokal stabilisering kan fremmes ved bruk av en pilotbrenner eller støtte-brenner 7 (ikke vist i fig. 2). Dannelsen av flammefronten 15 foran brennerhodet fører i forbindelse med avgassinnsugingen gjennom åpningene 5 i flammerøret og økingen av blandingsintensiteten som følge av virvelgeneratorene til en redusering av flamrnetemperaturen og dermed til sterkt redusert NOx-dannelse.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for forbrenning av flytende og/eller gassformede brennstoffer med et i brennrommet i en kjel innragende brennerhode i en brenner, hvis flammerør innbefatter minst en deri anordnet forstøvningsdyse for tilføring av brennstoff, samt et virvlingslegeme, karakterisert ved at en del av luftstrømmen for forbrenningen føres gjennom et virvlingslegeme, at det i flammerørets nedstrøms anordnede avsnitt tilveiebringes et undertrykk ved hjelp av ledeinnretninger og gjennombrudd i flammerøret, hvorved avgass fra forbrenningen blandes med forbrenningsluft, og ved at avgassen blandes med det i brennrommet inndysede, ennå ikke antente brennstoff, og at det tilveiebringes en flammefront i en avstand foran brennerhodet.

2. Brennerhode, innbefattende et flammerør og minst en forstøvningsdyse (1) og/eller minst en gassdyse (2), karakterisert ved at flammerøret består av et omtrentlig sylindrisk avsnitt (3) som går over i et avsmalnende avsnitt (8) etterfulgt av et ytterligere omtrentlig sylindrisk avsnitt (3), idet det i flammerørets nedstrøms anordnede avsnitt er anordnet gjennombrudd (5) og innoverragende ledeinnretninger (4), samt ved at det i flammerøret er anordnet minst et virvlingslegeme (6).

3. Brennerhode ifølge krav 2, karakterisert ved at virvlingslegemet (6) er aksial forskyvbart.

4. Brennerhode ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at det er anordnet gjennomløp i virvlingslegemet (6).

5. Brennerhode ifølge krav 2-4, karakterisert ved at ledeinnretningene (4) har trekantform og er rettet mot fyrrommet.

6. Brennerhode ifølge et av kravene 2-5, karakterisert v e d at vinkelen mellom ledeinnretning (4) og flammerøret utgjør 30°-40°.

7. Brennerhode ifølge et av kravene 2-8, karakterisert v e d at åpningene i gassdysen (2) er rettet mot veggen i flammerøret.

8. Brennerhode ifølge et av kravene 2-7, karakterisert v e d at det på flammerøret er anordnet en tennbrenner (7).