FI65853C

FI65853C - BRAENNARE

Info

Publication number: FI65853C
Application number: FI800680A
Authority: FI
Inventors: Klaus Leikert; Gerhard Buettner; Sigfrid Michelfelder
Original assignee: Steinmueller Gmbh L & C
Priority date: 1979-03-05
Filing date: 1980-03-05
Publication date: 1984-07-10
Also published as: DE2908448A1; BE882038A; AU5606380A; FR2450999A1; ZA801258B; DE2908448C2; SE439363B; NO149710B; GB2043871B; JPS55121308A; FI800680A; NO800297L; NO149710C; GB2043871A; DK148928B; JPS6115962B2; DK148928C; SE8001481L; FR2450999B1; IT1135969B

Description

2 65853 OH, jne.)* ee on erittäin riippuvainen lämpötilasta, ja tästä syystä siis terminen NO ; Λ - polttoaine-NO^:n muodostus, joka tapahtuu polttoaineeseen sitoutuneiden typpiyhdisteiden hapettumisen johdosta. Pyrolyysin aikana muodostuu näistä typpiyhdisteistä typpi-hiili- ja typpi-vetyradikaaleja (CH, HCN, NH jne.), jotka, koska ne ovat reaktiokykyisiä molekyylisen hapen kanssa, hapettuvat jo suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa hapen läsnäollessa N0^:ksi.2 65853 OH, etc.) * ee is highly temperature dependent and therefore thermal NO; Λ - formation of fuel NO 2 due to oxidation of nitrogen compounds bound to the fuel. During pyrolysis, these nitrogen compounds form nitrogen-carbon and nitrogen-hydrogen radicals (CH, HCN, NH, etc.) which, because they are reactive with molecular oxygen, are oxidized to NO 2 in the presence of oxygen even at relatively low temperatures.

Termisen NO^-muodostuksen väheneminen saadaan aikaan tästä syystä ennen kaikkea alentamalla palamislämpötilaa ja lyhentämällä pitoalkoja korkeissa lämpötiloissa. Koska poltettaessa polttoaineita, joissa on sitoutunutta typpeä, kuitenkin suuri osa koko NO^-muodostuksesta syntyy poIttoaine-NO^-reaktion avulla, eivät tällaisten polttoaineiden kohdalla mainitut toimenpiteet ole riittäviä joissakin maissa jo nyt olemassa olevan päästöohjearvon saavuttamiseksi. Tätä varten on tarpeellista pelkistää typpiyhdisteet vielä pyrolyysin aikana hapen poissolleesa molekyyliseksi typeksi (^). Tutkimukset ovat osoittaneet, että nämä pelkistysreaktiot molekyyliseksi typeksi tapahtuvat esim. silloin, kun polttoaineet poltetaan alistökiometrisissä olosuhteissa, so. vähäisemmäl-lä happi- tai ilmalisäyksellä kuin täydelliseen palamiseen tarvitaan. Optimaalisten tulosten aikaansaamiseksi on primääristä palamisvyöhykettä varten valittava reunaolosuhteista (esim. tulltilan seinämälämpötllasta) riippuen ilma-suhde, joka on 0,9-0,5. Joka tapauksessa alistökiometrisellä primäärivyöhyk-keellä syntyvät reaktiotuotteet täytyy jälkipolttaa, jotta saavutettaisiin polttoaineen hiilivety-yhdisteiden täydellinen palaminen.The reduction in thermal NO 2 formation is therefore achieved above all by lowering the combustion temperature and shortening the holding times at high temperatures. However, since the combustion of fuels with bound nitrogen generates a large part of the total NO 2 formation through the fuel-NO 2 reaction, the measures mentioned for such fuels are not sufficient to reach the already existing emission limit value in some countries. To this end, it is necessary to reduce the nitrogen compounds to molecular nitrogen (^) in the absence of oxygen during pyrolysis. Studies have shown that these reduction reactions to molecular nitrogen occur, for example, when fuels are burned under substoichiometric conditions, i. with less oxygen or air added than is required for complete combustion. In order to obtain optimal results, an air ratio of 0.9 to 0.5 must be selected for the primary combustion zone, depending on the boundary conditions (e.g. the wall temperature of the customs space). In any case, the reaction products generated in the sub-stoichiometric primary zone must be afterburned in order to achieve complete combustion of the hydrocarbon compounds in the fuel.

Tutkimukset ovat osoittaneet, että tällaisella kaksivalhepoltolla voidaan sekä polttoaine-NOx-muodostusta - poistamalla samanaikaisesti lämpöä alistökiometri-seltä alueelta - että myös termistä NO^-muodostusta vähentää huomattavasti. Kokeissa on saavutettu kaksivalhepoltolla jopa n. 70 %:n aleneminen NOx~päästö-arvossa suhteessa valheettomaan polttoon.Studies have shown that such two-lie combustion can significantly reduce both fuel NOx formation - while removing heat from the substation chiometric range - and thermal NO 2 formation. In the experiments, a reduction of up to about 70% in NOx emission value has been achieved with two-lie combustion in relation to false combustion.

Kokeilla on osoitettu, että käytettäessä polttimla lähi- tai alistökiometrisellä alueella polttoaineen NO :n muodostusta on voitu selvästi vähentää. Epä- Λ täydellisen palamisen aiheuttamien häviöiden ja haitallisten aineiden (CO, hiilivedyt ja hiukkaset) muiden päästöjen lisääntymisen välttämiseksi on pol-tinten alistöklometrlsen käytön yhteydessä puhallettava näiden yläpuolelta tulitilaan lisäilmaa. Tämän käyttötavan haittana on se, että tulitilan alistö- kiometrlsesti käytetyssä alemmassa osassa voi putkiseinämissä esiintyä kuonan muodostumista ja korroosiota. Tällöin laitteen käyttövarmuus vaarantuu.Experiments have shown that when using a burner in the near or sub-stoichiometric range, the NO formation of the fuel can be clearly reduced. In order to avoid Λ losses due to incomplete combustion and other emissions of harmful substances (CO, hydrocarbons and particulates), additional air must be blown into the combustion chamber above them during sublometric operation of the burners. The disadvantage of this method of use is that slag formation and corrosion can occur in the pipe walls in the lower part of the firebox used sub-stoichiometrically. This jeopardizes the operational safety of the device.

3 65853 Öljypoltin, jonka liekissä muodostuu alistökiometrinen palamisvyöhyke ja siitä alaspäin sekundäärinen palamisvyöhyke, johon voidaan johtaa ensimmäinen, saman-keskisesti ympäröivä ilmavirta, jotta palaminen voidaan tehdä täydellisemmäksi, esitetään US-patenttijulkaisussa 4 023 921. N0^:n väheneminen saadaan tällä polttimella aikaan huomattavalta osin syöttämällä ylimääräistä kylmää savukaasua prlmääripalamisvyöhykkeelle.3,685,53 An oil burner having a sub-stoichiometric combustion zone in the flame and a secondary combustion zone down therefrom to which a first, concentrically ambient airflow can be introduced to complete combustion is disclosed in U.S. Patent 4,023,921. partly by supplying excess cold flue gas to the primary combustion zone.

Yhdessä tunnetussa hlilipölynpolttimessa (DE-hyödyllisyysmalli 1 868 003) johdetaan pääilmakanavasta haarautuva vaipanmuotoinen sekundaari-ilmavirta kahden toistensa vieressä sijaitsevan putken kautta, jotka on järjestetty rengasmaisesti ja jotka ovat ohjattavissa erikseen läpän avulla esim. sisemmän ja siten välittömästi pölysulhkun vieressä olevan sekundäärl-ilmavirran laskemiseksi ulos alhaisemmalla nopeudella ja ulomman sekundäärl-ilmavirran laskemiseksi ulos suuremmalla nopeudella. Tämän järjestelyn haittana on se, että liekki pitenee, mikä vaatii suuremman tulitilan, ja että kuormituksesta riippuvan sekundääri-ilman vähenemisen yhteydessä sekundääri-ilman nopeus laskee pöly-ilman nopeuden alapuolelle, minkä johdosta liekin luonne ja muoto muuttuvat. Tietyissä olosuhteissa tämä saattaa vaikuttaa haitallisesti sytytykseen.In one known carbon dust burner (DE utility model 1 868 003), a jacket-shaped secondary air flow branching from the main air duct is conducted through two adjacent pipes arranged annularly and controllable separately by a flap, e.g. at a lower speed and to discharge the outer secondary airflow at a higher speed. The disadvantage of this arrangement is that the flame lengthens, which requires a larger firebox, and that with the load-dependent decrease in secondary air, the secondary air velocity falls below the dust air velocity, resulting in a change in the nature and shape of the flame. Under certain conditions, this may adversely affect the ignition.

Toisessa tunnetussa hlilipölynpolttimessa (CH-patenttijulkaisu 346 313) on polttoaineeuutinosan sivuilla sekundääriset llmansyöttöelementit, jotka liittyvät polttoainesuihkuun vinosti eteenpäin. Ylimääräistä ilmaa johdetaan kahden, polttimen ulkopuolella olevan rakomaisen kanavan kautta. Tässä polttimes-sa vaaditaan suurempi tulitila syntyvän pitkänkapean liekin takia. Liekin luonne ja muoto voivat helposti muuttua ja se häiritsee nopeasti käyttöproses-sia. Tällöin esiintyy helposti sytytysvalkeuksia.Another known carbon dust burner (CH patent publication 346,313) has secondary air supply elements on the sides of the fuel extraction section, which are connected to the fuel jet obliquely forward. Excess air is led through two slotted ducts outside the burner. This burner requires a larger firebox due to the long flame generated. The nature and shape of the flame can easily change and it quickly interferes with the operation process. In this case, ignition whites are easily present.

Edelleen on tunnettua antaa prlmääripalamisen tapahtua allstökiometrisissä olosuhteissa tulitilan eslkammiossa, jossa on savukaasun palautuskierto, ja lisätä täydelliseen palamiseen tarvittava ilma esikammiosta tuleviin tullkaa-suihin (GB-patenttljulkalsu 1 530 831). Tämän järjestelyn haittana on ali-stökiometrieesti käytetyn esikammion putkien seinämien korroosiovaara.It is further known to allow the primary combustion to take place under allo-chiometric conditions in a primary chamber of a firebox with a flue gas recirculation circuit and to add the air required for complete combustion to the inlets from the pre-chamber (GB Patent 1,530,831). The disadvantage of this arrangement is the risk of corrosion of the walls of the pre-chamber tubes used ali-stoichiometrically.

4 658534 65853

Esillä olevan keksinnön tehtävänä on kehittää johdannossa mainitunlainen poltin, jossa muodostamalla alistökiometrinen primääripalamisvyöhyke välittömästi polt-timen ulostulon viereen sekä siihen liittyvä jälkipalamisvyöhyke ylistökiomet-risissä olosuhteissa tapahtuvaa jälkipalamista varten tapahtuu NO^:n muodostuksen pieneneminen sen vaikutuksesta, että jälkipalamisvyöhykkeelle johdetaan palamisilmaa.It is an object of the present invention to provide a burner of the type mentioned in the introduction, in which the formation of a sub-stoichiometric primary combustion zone immediately adjacent to the burner outlet and an associated after-combustion zone for post-combustion under stoichiometric conditions results in a reduction

Tämä tehtävä ratkaistaan siten, että patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaisella polttimella on patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosan erikoispiirteet, ts. että poltinkupin ympärille on järjestetty samankeskisesti vähintään kaksi, enintään kuusi ilmasuutinta, jotka on yhdistetty kanavien kautta pääilmakana-vaan ja joiden kokonaisilmavirta on säädettävissä läpän avulla, ja että ilma-suuttimet on järjestetty jakoympyrälle, jonka läpimitta on vähintään 1,5 kertaa ja korkeintaan 3 kertaa vaippailmaputken läpimitta.This object is solved in that the burner according to the preamble of claim 1 has the special features of the characterizing part of claim 1, i.e. at least two, at most six air nozzles are arranged concentrically around the burner cup, connected via ducts to the main air duct and with a total flap adjustable air flow, and that the air nozzles are arranged on a manifold with a diameter of at least 1.5 times and at most 3 times the diameter of the jacket air tube.

llmasuuttimet voivat yhden jatkosovellutuksen mukaan olla muodostettu reikä-suuttimina tai rakosuuttimlna.According to one further application, the air nozzles can be formed as hole nozzles or slit nozzles.

Keksinnöllä saavutettavat edut ovat siinä, että johtamalla osa sekundääri-ilmasta polttimen vaippailmaputken ulkopuolella olevien ilmasuutinten kautta poltettavaksi tulleen typpipitoisen polttoaineen palamisprosessi tapahtuu tuli-tilassa siten, että NO^-arvot ovat alentuneina minimiin ilman, että tällöin vaarannetaan polttimen sytytystä koko kuormitusalueella tai että tulitilan putkissa tapahtuu kuonan muodostusta ja korroosiota tai että vaikutetaan täydelliseen palamiseen.The advantages of the invention are that by passing part of the secondary air through the air nozzles outside the burner jacket air pipe, the combustion process of nitrogen-containing fuel takes place in the fire state so that NO slag formation and corrosion occurs or that complete combustion is affected.

Keksintöä selostetaan nyt seuraavassa viitaten esimerkkinä oheisiin piirustus-kuvioihin. Näistä kuvio 1 on periaatekuva keksinnön mukaisesta polttimesta pitkittäisleikkauksena ja kuvio 2 on kuva polttimesta nähtynä nuolen F suunnassa.The invention will now be described below with reference to the accompanying drawing figures by way of example. Of these, Figure 1 is a schematic view of a burner according to the invention in longitudinal section and Figure 2 is a view of the burner of the arrow F direction.

Poltin muodostuu keskisestä sisäilmaputkesta 1, joka on konstruoitu siten, että siihen voidaan kiinnittää ölynsumutinputki 5 öljyllä tapahtuvaa sytytystä tai vaihtoehtoisesti teholämmitystä varte. Sisäilmaputki on yhdistetty kanavalla 2 läpän 3 kautta pääilmakanavaan 4. Koaksiaalisesti sisäilmaputkeen nähden on järjestetty pölyilmaputki 6, joka on liitetty pölynjakelukammion 7 avulla pölyjohtoon 8. Tänne johdetaan hillipölyputkesta palamiseen tarkoitettuThe burner consists of a central indoor air pipe 1, which is constructed in such a way that an oil spray pipe 5 can be attached to it for ignition with oil or, alternatively, for power heating. The indoor air pipe is connected by a duct 2 through a flap 3 to the main air duct 4. A dust air pipe 6 is arranged coaxially with respect to the indoor air pipe, which is connected to the dust line 8 by means of a dust distribution chamber 7.

Claims

5 65853 dust air mixture. Arranged coaxially around the dust air pipe is a jacket air pipe 9, which is connected by means of flaps 13 to the main air duct 4. The circulating vane ring 10, through which the jacket air flows axially, can be moved axially by means of several pins 11 and a handwheel 12. The jacket channel is connected to the firebox through a conically expanding burner cup 14. From the main air duct 4, air is led through a plurality of ducts 15 to the phase air nozzles 16, which are evenly distributed over the intended distribution circle of the burner ring. The burner bowl 14 is made of, for example, ceramic material. It is installed in a pipe basket 18, which consists of pipes of the wall pipe structure of the firebox. The phase nozzles 16 can be formed as either hole nozzles 16 or slit nozzles. The slit nozzles are formed in such a way that a part of the piping formed by the pipe-strip-pipe of the firebox wall is removed. The air flow entering the firebox through the duct 15 by the nozzles 16 is adjustable by means of a flap 17.

A burner for burning nitrogen-containing fuels, which burner consists of an inner air pipe (1) with a centrally arranged oil spray pipe (5), a dust pipe (6) surrounding the indoor air pipe, a jacket air pipe (9) surrounding the dust pipe and a shaft 10) and a burner cup (14) conically expanding from the jacket air tube to the firebox, the supply to the indoor air tube and the jacket air tube taking place from the main air duct (4), characterized in that at least two, at most six air nozzles (16) are arranged concentrically around the burner cup (14). , which are connected via ducts (15) to the main air duct (4) and whose total air flow is adjustable by means of a flap (17), and that the air nozzles (16) are arranged on a manifold with a diameter of at least 1.5 times and at most 3 times the jacket. the diameter of the air tube (9).