DE2039872A1 - Process and device for the gasification and combustion of liquid hydrocarbons with a blue flame - Google Patents
Process and device for the gasification and combustion of liquid hydrocarbons with a blue flameInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zur Vergasung und Verbrennung von flüssigen Kohlenwasserstoffen mit blauer Flamme.Method and device for gasification and combustion of liquids Hydrocarbons with a blue flame.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vertrennung von flüssigen Kohlenwasserstoffen mit blauer Flamme unter Verwendung normaler, handelsüblicher Druckzerstäuber-Brennern, sowie einer Vorrichtung, die es ermöglicht, die erzeugte blaue Flamme für Wie verschiedensten Brennräume raumfüllend einzustellen.The invention relates to a method and an apparatus for the separation of liquid hydrocarbons with blue flame using normal, commercially available pressure atomizer burners, as well as a device that it enables the generated blue flame to fill space for a wide variety of combustion chambers to adjust.
Verfahren und Vorrichtungen zum Vergasen und Verbrennen von flüssigen Kohlenwasserstoffen sind mehrfach bekannt. Sie arbeiten teilweise nach dem Prinzip der Rezirkulation oder der Vorflammenvergasung in einem, zugleich als Brennermündung dienenden Reaktionsraum. Des weiteren sind BlauflammeBbrenner bekannt, bei welchen die Vergasung und Verbrennung mit blauer, Flamme dadurch erreicht wird, dass ein Brennstoff-Luftgemisch-Strahl auf vorgeheistet domartig Flächen gesprüht und vergast wird, wobei das Gas unter Umlenkung von 1600 aus den Brennkopfdüsen ausströmt und mit einer, den Dom umhüllenden Flamme verbrennt. Einige der erstgenannten Brennetypen sind für die industrielle Anwendung gut geeignet, sie sind jedoch für Zentralheizungskessel wegen ihrer Lautstärke nicht brauchbar. Die Brenner mit entsprechender Vorwärmung sind in der Herstellung zu aufwendig, weshalb sie nicht gehaut werden.Methods and devices for gasifying and burning liquids Hydrocarbons are known several times. They partly work according to the principle the recirculation or the pre-flame gasification in one, at the same time as a burner outlet serving reaction space. Furthermore, blue flame burners are known in which The gasification and combustion with blue, flame is achieved by having a Fuel-air mixture jet sprayed and gasified on pre-heisted dome-like surfaces the gas flows out of the burner head nozzles with a deflection of 1600 and burns with a flame enveloping the cathedral. Some of the former types of brandy are well suited for industrial use, but they are for central heating boilers not usable because of their volume. The burners with appropriate preheating are too expensive to manufacture, which is why they are not cut.
Schliesslich wurde auch in verschiedenen US - Patentschriften vorgeschlagen, bei Druckzerstäuberbrennern an Stelle der im Brennrohr befindlichen Stausoheibe, in einem angegebenen Abstand von der Brennstoffdüse Flammestabilisatoren zu platzieren, auf welchen Brennetoffteilohen, die noch nicht genügend mit Verbrennungsluft vermischt sind,zusammenfließen und auf der Oberfläche der erwärmten Flammenstabilisatoren verdampfen. Auch wurden zur Verbesserung der Gemischaufbereitung und der Verbrennung konische Luftführungsrohre vorgeschlagen, welche den Luftstrahl in die liitte des Brennstoffstrahls leiten sollen. Trotzdem brennen aber die Druckzerstauber-Brenners welche mit diesen Vorrichtungen versehen sind, mit gelber Flamme. Bei dieser Verbrennung wird jedoch durch die nicht restlos verbrannten Kohlenstoffskelette stets eine mehr oder weniger starke Rußsuspension entstehen, die bekanntlich die Brennraumwände und die Luft verschmutzt.Finally, it was suggested in various US patents that in the case of pressure atomizer burners instead of the stator washer in the combustion tube, place flame stabilizers at a specified distance from the fuel nozzle, on which fuel parts that are not yet sufficiently mixed with combustion air are, flow together and on the surface of the heated flame stabilizers evaporate. Also were to improve the mixture preparation and the combustion Conical air ducts proposed, which the air jet in the liitte des To direct the fuel jet. Nonetheless, the pressurized burner burners are still burning which are provided with these devices, with a yellow flame. With this burn however, there is always one more due to the carbon skeletons that are not completely burned off or less strong soot suspension, which is known to form the walls of the combustion chamber and pollutes the air.
Anschliessend an den Stand der Technik hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche die vorgenannten Dachteile vermeiden und unter allen Umständen - auch in schwierigen Fällen - eine absolut russ- und geruchfreie, fast geräuschlose Blauflamme gewährleisten. Ausserdem kann die, nach diesem Verfahren erzeugte Blauflamme mit einer Vorrichtung großvolumig und raumfüllend gestaltet werden, sodass eine hohe Wärmeübergangszahl durch Konvektion erreicht wird.Subsequent to the prior art, the invention has the The object is to create a method and a device which the aforementioned Avoid roof parts and under all circumstances - even in difficult cases - one Ensure absolutely soot- and odor-free, almost noiseless blue flame. Besides that the blue flame produced by this method can be used in a large volume with one device and designed to fill the room, so that a high coefficient of heat transfer through convection is achieved.
Die Aufgabe der Erfindung und Durchführung des Verfahrens zur Vergasung und Verbrennung von flüssigen Kohlenwasserstoffen mit blauer Flamme wird dadurch gelöst, daß entsprechend der zur Vergasung und Verbrennung kommenden Brennstoffmenge verdichtete Luft zu einem nachstöchiometrischen, konzentrierten, achsial strömenden Luftstrahl formiert wird, welcher einen, im Zentrum dieses Luftstrahls sich befindlichen,kegligen Brennstoffstrahl in gleicher Eintrittsebene so intensiv durchströmt, dass eine erhöhte Aktivierung der Brennstoffpartikel mit Luft sauerstoff erfolgt und der so aufbereitete Brenngemischstrahl nach dem Zünden durch die WärmetQnang der ihn unhüllenden heißen Gase der Brennraumatmosphäre in der Vermischungszone vergast und mit blauer Flamme verbrennt, wobei nach dem Abschalten der Zündung der Brenngemischstrahl eine Wärmetönungs - und Vermischungszone nichtbrennend durchströmt.The object of the invention and implementation of the method for gasification and burning of liquid hydrocarbons with blue flame is thereby solved that according to the amount of fuel coming for gasification and combustion compressed air to a post-stoichiometric, concentrated, axially flowing Air jet is formed which has a conical shape in the center of this air jet The fuel jet flows through so intensely at the same entry level that an increased Activation of the fuel particles with air takes place and oxygen is processed in this way Combustion jet after ignition due to the amount of heat that envelops it Gases of the combustion chamber atmosphere in the mixing zone gasified and with a blue flame burns, whereby after the ignition is switched off, the combustion mixture jet produces a heat tint - and the mixing zone flows through non-burning.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verbrennung von flüssigen Kohlenwasserstoffen mit blauer Flamme bei Druckzerstäuber-Brennern besteht aus einer, anstelle des üblichen Brennkopfes in die Brennermündung eingesetzten, konischen Luftdosierdüse, deren engster Durchlassquerschnitt in Druckzerstäuber- Düsenebene endet und so dimensioniert ist, dass die vom Brennergebläse geförderte Verbrennungsluft zu einem konzentrierten und straffen, entsprechend der zur Vergarung und Verbrennung kommenden Brennstoffmenge, nahstöchiometrisch dosierten Luftstrahl formiert wird, welcher den, aus der Druckzerstäuber-Düse austretenden Brennstoffstrahl so intensiv durchströmt, dass eine erhöhte Aktivierung der Bremlstoffpertikel mit Luftsauerstoff erfolgt und der so aufbereitete Brenngemischstrahl nach dem ZiindQn dttrob die Wärmetönung der ihn umhüllenden heißen Gase der Brennraumatmosphäre in aer Vermischungszone vergast und mit blauer Flamme verbrennt; wobei nach dem Abschalten der Zündung der Brenngemischstrahl eine Wärmetönungs - und Vermischungszone nichtbrennend durchströmt.The device for carrying out the method for the combustion of liquid hydrocarbons with a blue flame in pressure atomizer burners from one inserted into the burner mouth instead of the usual burner head, conical air dosing nozzle, the narrowest passage cross-section in pressure atomizer Nozzle level ends and is dimensioned so that the conveyed by the burner fan Combustion air to a concentrated and taut, corresponding to the fermentation and combustion coming amount of fuel, near-stoichiometrically metered air jet is formed, which is the, exiting from the pressure atomizer nozzle fuel jet so intensely flowing through that an increased activation of the Bremlstoffpertikel with Oxygen from the air takes place and the fuel mixture jet prepared in this way after the ignition dttrob the heat tone of the hot gases of the combustion chamber atmosphere surrounding it in the mixing zone is gasified and burned with a blue flame; being after shutdown the ignition of the mixed fuel jet creates a non-burning catalytic and mixing zone flows through.
Mit dieser Vorrichtung kann ohne jede weitere Maßnahme in strömungsgünstigen kleinen BrennräumeS eine Verbrennung mit blauer Flamme erfolgen.This device can be used in a flow-favorable manner without any further measure In small combustion chambers, combustion with a blue flame takes place.
In grösseren und offensichtlich strömungsungünstig gebauten Brennräumen kann durch Aufstellen von einfachen, perforierten oder auch nicht perforierten, bekannten Staukörpern aus keramischem Material oder Stahl auf den Brennraumrost eine £leichii'äßige und raumfüllende Verteilung der blauen Flamme erreicht werden.In larger combustion chambers that are obviously built to be aerodynamically unfavorable can be achieved by setting up simple, perforated or non-perforated, known baffles made of ceramic material or steel on the combustion chamber grate a smooth and space-filling distribution of the blue flame can be achieved.
In den beigefügten Zeichnungen zeigt die Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel, sowie eine Anordnung der Vorrichtung ohne Brennraum Dabei bezeichnet Ziffer 1 den Brennerflansch mit Mündung 2, das DUsenrohr mit Druckserstäuberdüse 3 die Zündelektroden 4 die in die Brennermündung eingesetzte Luftdosierdüse.In the accompanying drawings, Fig. 1 shows an embodiment, and an arrangement of the device without a combustion chamber. Number 1 denotes the Burner flange with mouth 2, the DUsenrohr with pressure atomizer nozzle 3 the ignition electrodes 4 the air dosing nozzle inserted into the burner mouth.
Eine solche Luftdosierdüse hat z.B. in Druckzerstäuberdüsenebene einen lichten Mündungsdurchmesser vn nur 27 mm, durch welchen eine nahstöchiometrische Luftmenge für 2 Kg Brennstoff dosiert wird.Such an air metering nozzle has, for example, one in the pressure atomizer nozzle level clear mouth diameter of only 27 mm, through which a near stoichiometric Amount of air for 2 kg of fuel is dosed.
Für grössere Brennstoffnengen müssen entsprechend grössere LuStdosierdüsen eingesetzt werden.For larger amounts of fuel, correspondingly larger air metering nozzles must be used can be used.
Die Dosierung der nahstöchiometrischen Luftmenge durch die Luftdosierdüse ist zur Erzeugung einer blauen Flamme nach diesem Verfahren von grösster Wichtigkeit, da dadurch ein intensiver Luftstrahl erzeugt wird, der durch seine Strömungsgeschwindigkeit eine hervorragende Gemischaufbereitung und nach dem Zünden eine maximale Flammentemperatur gewährleistet, welche zur spontanen Vergasung des Brenngemischstrahls unerlässlich ist. Dabei hat die übliche, an den Druckzerstäubern sich befindliche Luftklappe nur noch eine untergeordnete Bedeutung, da mit dieser nur noch kleinere Luftkorekturen vorgenommen werden. Sie ist also je nach Förderleistung des Gebläses immer soweit geöffnet, dass die verlangte hohe Strömungsgeschwindigkeitan der Austrittsöffnung der Luftdosierdüse vorhanden ist, Wie bereits erwähnt kann mit den vorstehend beschriebenen Verfahren und der Vorrichtung in kleinen und strömungegunstigen Brennräumen ohne weitere Maßnahmen eine Verbrennung mit blauer Flamme verwirklicht werden.The dosing of the near stoichiometric amount of air through the air dosing nozzle is of the utmost importance for generating a blue flame according to this process, as this creates an intense jet of air, which is influenced by its flow velocity excellent mixture preparation and a maximum flame temperature after ignition guaranteed, which is essential for the spontaneous gasification of the fuel mixture jet is. The usual air flap on the pressure atomizers has here only of secondary importance, since with this only minor aerial corrections be made. So it is always ready, depending on the flow rate of the blower opened so that the required high flow velocity at the outlet opening the air metering nozzle is present, as already mentioned, with the above-described Method and device in small and aerodynamically unfavorable combustion chambers without further measures a combustion with blue flame can be realized.
Dagenen ist in großen, strömungssungünstigen Brennräumen das Aufstel von bekannten Staukörpern erforderlich. Um jedoch mit der erzeugten blauen Flamme bei den unterrohiedlichsten Brennkammern eine maximale Wärmeübergangszahl zu erreichen, wird erfindungsgemäß ein versteljbarer Gemischverteiler (Strömungsleitelement) im Abstand von 50 mm ab Düsenebene gesehen, angeordnet, sodass es möglich ist, auch unter schwierigen Umständen eine raumfüllende llammenbeaufschlagung in der Brennkammer einzustellen.Dagenen is the place to be in large combustion chambers with poor flow of known damming bodies required. However, to do with the generated blue flame to achieve a maximum heat transfer coefficient in the most underhooking combustion chambers, is according to the invention an adjustable mixture distributor (flow guide element) in the Distance of 50 mm seen from the nozzle level, arranged so that it is possible, too under difficult circumstances a room-filling flame exposure in the combustion chamber to adjust.
Der Gemischverteiler ist mit einer Haltestange verbunden, die in einer Bohrung im Brennerflansoh oder Gehäuse achsial verstellbar gelagert ist Die Haltestange kann auch an dem zum Brenner weisenden Ende mit einem, sie umhüllenden Isolator versehen sein. In diesem Falle kann der mit ihr verbundene Gemischverteiler als Jonisationssonde für die Flammenüberwachung dienen.The mixture distributor is connected to a support rod, which is in a Bore in the burner flange or housing is axially adjustable. The support rod can also be provided with an insulating insulator at the end facing the burner be provided. In this case, the mixture distributor connected to it can be used as Ionization probe are used for flame monitoring.
Der zur Erzeugung einer großvolumigen und raumfüllenden Flamme besonders geeignete Gemischverteiler hat eino etwa halbkugelige, oder auch sonst dem Zweck entsprechende, strömungsgünstige Form, bei einem Durchmesser, der mindestens doppelt so groß ist wie der engste lichte Auslassdurchmesser der Luftdosierdüse.Especially for generating a large-volume and room-filling flame suitable mixture distributor has an approximately hemispherical, or other purpose corresponding, aerodynamic shape, with a diameter that is at least twice is as large as the narrowest clear outlet diameter of the air metering nozzle.
Die Anzahl der Bohrungen und ihr Durchmesser sollen in ihrer Gesamtheit einen solchen Durchlassauerschnitt ergeben, dasi der Gemischverteiler nur von einem Teil des zur Verbrennung kommenden Gemische durchströmt werden kann.The number of holes and their diameter should be taken in their entirety result in such a passage outer section that the mixture distributor is only from one Part of the mixture coming to the combustion can be flowed through.
Die Abstände der Bohrungen in dem Gemischverteiler sollen so groß sein, dass die verbleibenden Flächen zwischen den Bohrungen als Leitflächen wirksam werden, um den Teil des Brenngemisohs, welcher Ben Gemischverteiler infolge des begrenzten Durchlassquerschnitts nicht durchströmen kann, breitflächig zu verteilen, sodass eine großvolumige, raumfüllende Flamme entsteht, welche bewirkt, dass durch Konvektion eine hohe Wärmeübergangszahl und ein maximaler Gesamtwirkungsgrad erreicht wird.The distances between the holes in the mixture distributor should be so large be that the remaining surfaces between the bores act as guide surfaces be to the part of the Brenngemisohs, which Ben mixture distributor as a result of the can not flow through limited passage cross-section, to be distributed over a wide area, so that a large-volume, room-filling flame is created, which causes through Convection achieves a high heat transfer coefficient and maximum overall efficiency will.
Ein Gemischverteiler, der für die nach dem Verfahren erreichte hohe Aufbereitungsgeschwindigkeit geeignet ist, hat beispielsweise einen Durchmesser von ca 50 bis 60 mm und Bohrungen von 8 bis 10 mm bei einem Abstand - von IIitte zu Mitte der Bohrurigen - von 12 mm, gleichmäßig auf der Oberfläche verteilt. Damit ein Gemischverteiler, welcher sich im Betrieb auf dio Selbestreinigungstemperatur von oa 55000 erwärmt, keine Spannungen durch ungleichmäßige Erwärmung erfährt, soll seine Wandstärke mindestens 2 mm betragen, In den beigefügten Zeichnungen zeigt die Figur 2 einen Gemischverteiler kombiniert mit der bereits erläuterten Vorrichtung zur Erzeugung einer blauen Flamme. Dabei bezeichnet Ziffer 7 den Gemischverteiler, 8 dessen Bohrungen 6 die Ualtestange, 5 den, die Haltestangs umhüllenden und im Brennerflansch 1 achsial verstellbar gelagerten Isolator, 3 die Zündelektroden, 2 das Düsenrohr mit Druckzerstäuber-Düse 4, 4 die Luftdosierdüse.A mixture distributor that is suitable for the high levels achieved by the process Processing speed is suitable, for example, has a diameter from approx. 50 to 60 mm and holes from 8 to 10 mm with a distance - of IIitte to the center of the drill holes - from 12 mm, evenly distributed on the surface. In order to a mixture distributor, which is at the self-cleaning temperature during operation heated by oa 55000, experiences no tension due to uneven heating, should its wall thickness must be at least 2 mm, in the accompanying drawings shows FIG. 2 shows a mixture distributor combined with the device already explained to create a blue flame. Number 7 denotes the mixture distributor, 8 whose bores 6 the Ualtestange, 5 the, surrounding the holding rod and in Burner flange 1 axially adjustable insulator, 3 the ignition electrodes, 2 the nozzle tube with pressure atomizer nozzle 4, 4 the air dosing nozzle.
Bei Inbetriebnahme der kombinierten Vorrichtung ist besonders darauf zu achten, dass zwischen dem Gemeischverteiler 7 und der engsten Stelle der Luftdosierdüse 4 eine Distanz von ca 50 min eingestellt wird. Diese Distanz ist notwendig, da 1. auf dieser Strecke die wirksame Gemischaufbereitung durch den intensiven, nachstöchiometrischen Luft strahl erfolgt und 2. der auf derselben Strecke nicht brennende Gemischstrahl durch die ihn umgebenden heissen Gase der Brennraumatmosphäre, die in diesem Bereich eine Temperatur van oa 40000 haben, eine Wärmetönung annimmt, die einen wesentlichen L'influss auf die Vergast g und Verbrennung hat.When putting the combined device into operation, special care must be taken make sure that between the community distributor 7 and the narrowest point of the air dosing nozzle 4 a distance of approx. 50 min is set. This distance is necessary because 1. on this route the effective mixture preparation through the intensive, post-stoichiometric Air jet takes place and 2. the mixed jet that is not burning on the same route by the surrounding hot gases of the combustion chamber atmosphere, which are in this area have a temperature of oa 40,000, assumes a heat tint that has a substantial L'influences on the gassing and combustion.
Bei Einstellung einer zu kurzen Distanz wird der kombiniert wirkende Misch - und Wärmetönungseffekt wegen Fehlens einer genügend grossen Misch - und Wärmeeinwirkungszone gestört, was zur Folge hat, dass keine einwandfreie verbrennung mit blauer Flamma erfolgt. Eine Vergrösserung der Distanz über die genannten 50 mm bis oa 110 mm dient dazu, um fjir die unterschiedlichsten Brennräume die beste und zugleich raumfüllende Flamme einzustellen.If the distance is set too short, the combined effect will be used Mixing and heat tinting effect due to the lack of a sufficiently large mixing and warming effect The heat-affected zone is disturbed, which means that there is no perfect combustion done with a blue flame. An increase in the distance over the above 50 mm to 110 mm above is used to ensure the best possible for the most varied of combustion chambers and at the same time to set a room-filling flame.
Die Erfindung lässt sich nach dem beschriebenen Verfahren mit allen, auf dem Markt sich befindlichen Druckzerstäubergelbbrennern verwirklichen, wobei zu beachten ist, dass sie mit einfachsten Mitteln ausgeführt werden kann. Dadurch stellt sie sicher einen beachtlichen verbrennungstechnischen Fortschritt dar, zumal mit ihr eine absolut ruß - und geruchsfreie, ruhige Blauflamme mit hohen 60²-Werten erzeugt wird. nicht zuletzt leistet sie eirin wesentlichen Beitrag zur Reinhaltung der Luft und kommt damit den internationalen Bestrebungen auf diesem Gebiet weitgehendst entgegen.According to the method described, the invention can be used with all realize pressure atomizer yellow burners on the market, with it should be noted that it can be carried out with the simplest of means. Through this it certainly represents a considerable advance in combustion technology, especially with it an absolutely soot and odor-free, calm blue flame with high 60² values generated will. Last but not least, it makes a significant contribution to keeping the air clean and thus comes as close as possible to international efforts in this area opposite.
Patentansprüche: 1. Verfahrensanspruch: Verfahren zur Vergasung und Verbrennung von flüssigen Kohlenwasserstoffen mit blauer Flammc, dadurch gckennzoichnot, dass entsprechend der zur Vergasung und Verbrennung kommenden Brennstoffmenge verdichteto Luft zu einem nahstöchiometrlschen, konzentrierten, achsial atrömendon Luftstrahl formiert wird, welcher einen im Zentrum dieses Luftstrahls sich befindlichen kegligen Brennstoffstrahl in gleicher Eintrittsebere so intensiv durchströut, dass eine erhöhte Aktivierung der Brennatoffpartikel mit Luftsauerstoff erfolgt und der so aufbereitete Brenngemischstrahl nach dem Zünden durch die Wärmetönung der ihn umhüllenden heissen Gase der Brennraumatmosphäre in der Vermischungazone vergast und mit blauer Flamme verbrennt, wobei nach dem Abschalten der Zündung der Brennmischstrahl die Wärmetönungs - und Vermischungszone nicht brennend durchströmt. Claims: 1. Process claim: Process for gasification and Combustion of liquid hydrocarbons with a blue flame, which means that there is no gckennzoichnot, that is compressed according to the amount of fuel coming for gasification and combustion Air to a near-stoichiometric, concentrated, axially atrömendon air jet is formed, which is a conical located in the center of this air jet Fuel jet flows through the same inlet area so intensely that an increased Activation of the fuel particles with atmospheric oxygen takes place and the processed in this way Combustion jet after ignition due to the warmth of the hot enveloping it Gases of the combustion chamber atmosphere in the mixing zone are gasified and with a blue flame burns, whereby after switching off the ignition, the mixed fuel jet produces the heat tint - and the mixing zone is not burning through the flow.
Claims (1)
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