EP0486802A1 - Zerstäubungsvorrichtung - Google Patents

Zerstäubungsvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
EP0486802A1
EP0486802A1 EP91117114A EP91117114A EP0486802A1 EP 0486802 A1 EP0486802 A1 EP 0486802A1 EP 91117114 A EP91117114 A EP 91117114A EP 91117114 A EP91117114 A EP 91117114A EP 0486802 A1 EP0486802 A1 EP 0486802A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
fuel nozzle
atomizing device
nozzle
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP91117114A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0486802B1 (de
Inventor
Hans Peter Knöpfel
Claude Pelet
Hans Peter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Asea Brown Boveri Ltd
ABB AB
Original Assignee
ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Asea Brown Boveri Ltd, Asea Brown Boveri AB filed Critical ABB Asea Brown Boveri Ltd
Publication of EP0486802A1 publication Critical patent/EP0486802A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0486802B1 publication Critical patent/EP0486802B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/24—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by pressurisation of the fuel before a nozzle through which it is sprayed by a substantial pressure reduction into a space

Definitions

  • the present invention relates to an atomizing device according to the preamble of claim 1. It also relates to a method for operating such a device.
  • a fuel column After switching off each firing system operated with a liquid fuel, a fuel column remains in the fuel line between the valve and the atomizer, for example an oil column, which can become "independent" when the line is lying or hanging and the diameter of the line is too large due to the acting gravity.
  • the fuel can also expand during the break due to the effects of heat from the hot environment or other influences. This instability of the fuel column, which increases the larger the line cross-section, leads to the liquid fuel dripping out of the fuel nozzle.
  • the described gravity or expansion of the fuel column can cause a considerable amount of liquid fuel to accumulate, partially evaporate and reach the environment through natural convection.
  • the invention seeks to remedy this.
  • the invention is based on the object of letting dripping of a liquid fuel from a fuel nozzle to zero in a sputtering device of the type mentioned at the same time, at the same time each time the system is restarted, a sufficient amount of fuel is available without delay to have.
  • the main advantage of the invention is to be seen in the fact that after the system has been switched off there is a fuel column which is minimized in volume by capillary forces and remains stable over an arbitrary interruption in operation, ie does not tend to drip with a draining effect for the fuel column.
  • This initial situation ensures that the first necessary amount of fuel is available without delay each time the system is restarted.
  • a first precaution to place a solenoid valve in the outflow direction of the fuel line as close as possible to the fuel nozzle.
  • a second precaution aims to isolate the fuel column between the solenoid valve and the fuel nozzle outlet against external influences and against an internal dynamic of the liquid fuel itself, without having to deal with any ignition problems when restarting.
  • the stabilization of the fuel column is based on the consideration that, with sufficiently small pipe diameters, the separating front between air and liquid fuel, for example oil, is stabilized by the surface tension or capillary forces. In such a case, no wall film can form.
  • the criterion for the effectiveness of the surface tension is calculated using the so-called Eötvös number. The calculated number corresponds to the maximum permissible capillary diameter in which the fuel column is stabilized by the surface tension prevailing there.
  • the only figure shows an atomization system with a fuel nozzle and with an orifice configuration.
  • the figure shows an atomization system 1 with a fuel nozzle 3, which can be both a simplex and a return nozzle.
  • the fuel nozzle 3 is supplemented in the outflow direction by a first orifice 1a and a second orifice 1b.
  • the atomization of a liquid fuel 9, preferably oil, according to the present configuration takes place in two stages: firstly by pressure atomization, secondly by air-assisted atomization and a deflection of the spray cone. Regardless of this, it is easily possible to dispense with a panel, either the first 1a or the second 1b, or to drive without panels at all.
  • This is not necessarily the only possible constellation of the two orifices 1a, 1b with respect to the fuel nozzle 3, but the latter can easily be at the same height as the first or the second orifice 1b.
  • This is essentially related to how the supply of combustion air 7 is designed. Configurations are therefore also possible where the fuel nozzle 3 acts downstream of the last orifice.
  • combustion air 7 can consist of pure fresh air; however, it can also consist of a mixture of fresh air and recirculated exhaust gas, it being possible for components from a gaseous fuel to be mixed in easily.
  • This combustion air 7 is divided into two partial flows for the admixture to the fuel 9 from the fuel nozzle 3.
  • a first partial flow 7a detects the fuel 9 in the area of the fuel nozzle 3
  • a second partial flow 7b flows through the first orifice 1a in a suitable manner and is fed into a premixing section 6 which is downstream of the fuel nozzle 3, where the final mixture formation takes place.
  • the combustion air 7 can easily come from a blower of an atmospheric combustion system for boilers, the pressure of which is generally between approximately 10 and 100 mbar.
  • the fuel nozzle 3 shown here works on pressure atomization and is primarily used in systems where a liquid fuel 9 is used. However, this is not an indispensable requirement, since such a nozzle 3 together with the orifice configuration 1a, 1b can also be part of a burner of a gas turbine group operated with liquid and / or gaseous fuel.
  • the atomization system 1 shown here can also be used as a fuel lance, for example in a burner as described in EP-A1-0 312 809.
  • This European patent application cited here therefore forms an integral part of the present patent application, insofar as extensions of the subject matter of the invention are considered. To clarify to what extent such integration is sufficient, it should be said that the nozzle with Fos shown in FIG.
  • the fuel nozzle 3 is connected to a pump 9 by a fuel line 4, this pump 8 preferably being placed outside the burner system. Between the pump 8 and the fuel nozzle 3, the fuel line 4 has a solenoid valve 5, the distance of which from the fuel nozzle 3 has a minimized amount. In terms of amount, the fixing of this distance is an optimum between a fuel column that is as short as possible, which stops after the burner has been switched off, and the minimum amount of fuel that may escape due to thermal expansion between two starts, so that no unacceptable UHC emissions can occur.
  • the stabilization of the stationary fuel column between the solenoid valve 5 and the fuel nozzle 3 is achieved by selecting the fuel-carrying diameter 4a in such a way that the separating front between air and liquid fuel is held by surface tension or capillary forces.
  • the calculated number thus corresponds to the maximum permissible capillary diameter 4a, in which a fuel column resting there remains stable due to the prevailing surface tension.
  • the Eötvös number for oil is 3.4.
  • the combustion air 7 which is brought in, although it has only a low pressure in atmospheric combustion systems, compresses the liquid fuel spray cone 9 from the fuel nozzle 3. This already happens with a prevailing pressure from 10 mbar. This combustion air flow strikes the spray cone radially and / or quasi-radially to axially, and forces the fuel to flow out through an opening placed in the center of the orifice 1a.
  • a very good homogeneous fuel / combustion air mixture is already created along this opening, which is part of the premixing section 6.
  • This opening also creates a reduction in the spray angle, which is far smaller than the original one from the fuel nozzle 3.
  • the atomization of the fuel 9 along this opening also remains independent of the atomization quality provided in the area of the supplied partial combustion air flow 7a.
  • the cross section of the opening is designed such that approximately 50% of the total combustion air 7 can flow through there.
  • the remaining combustion air portion 7b flows radially and / or quasi-radially to axially after the first orifice 1a into the premixing section 6. With such a configuration, it must be ensured that the passages through the first aperture 1a must have a corresponding ability to swallow.
  • This combustion air flow 7b models the ultimately desired spray angle size of the mixture into the combustion chamber 2 or into a subsequent premixing zone or burner chamber, as is the case when this atomization system is used 1 in a downstream burner chamber. Drops of liquid fuel that are still present are completely atomized by this further combustion air stream 7b. From these last statements regarding the atomization quality it is easy to see how eminently important the narrowly limited quantitative supply of the fuel is at all operating levels. The tricky operating stages are safely switching off and restarting the system. Once the solenoid valve 5 has closed, it is important that the quantity of fuel between the solenoid valve 5 and the fuel nozzle 3 is preserved.
  • Discharging the fuel from the fuel nozzle 3 would have a double negative effect: on the one hand, there would not be a sufficient amount of miscible fuel available immediately when restarting, on the other hand, the amount of fuel poured out of the fuel nozzle 3 and therefore missing was the cause of a bad start and consequently a bad one Incineration, which would result in an increase in pollutant emissions, apart from the fact that such an unstable system could not be caught immediately and in a timely manner.
  • the placement of the solenoid valve 5 in the immediate vicinity of the fuel nozzle 3 and consequently near the flame zone does not entail any disadvantages with regard to caloric load, since the solenoid valve 5 is continuously adequately cooled here by the combustion air 7 brought in.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)
  • Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Spray-Type Burners (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Abstract

Bei einer Zerstäubungsvorrichtung eines flüssigen Brennstoffes in einer Feuerungsanlage, welche im wesentlichen aus einer Brennstoffdüse (3), einer der Brennstoffdüse (3) angeschlossenen Brennstoffleitung (4), einer im Bereich der Brennstoffdüse (3) plazierten Blendenkonfiguration (1a, 1b) besteht, trägt die Brennstoffleitung (4) stromauf der Brennstoffdüse (3) ein Ventil (5). Der Abstand zwischen Ventil (5) und Brennstoffdüse (3) ist zu minimieren, daselbst gilt auch für den brennstofführenden Durchmesser (4a) entlang dieser Strecke. Der minimierte Durchmesser (4a) weist eine grösstmögliche Oberflächenspannung auf, welche verhindert, dass bei Stillstand der Anlage Brennstoff aus der Leitung auströpfen kann. Die minimierte Länge der freien Brennstoffsäule zwischen Brennstoffdüse (3) und Ventil (5) sorgt dafür, dass wegen der kalorischen Belastung, die auf der Brennstoffleitung wirkt, durch Ausdehnung eine minimierte Brennstoffmenge entweichen kann. <IMAGE>

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zerstäubungsvorrichtung gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung.
    • Stand der Technik
  • Nach Abstellen jeder mit einem flüssigen Brennstoff betriebenen Feuerungsanlage verbleibt n der Brennstoffleitung zwischen Ventil und Zerstäuber eine Brennstoffsäule, beispielsweise eine Oelsäule, die sich bei liegender oder hängender Leitung und zu grossem Durchmesser der Leitung durch die einwirkende Gravitation "verselbständigen" kann. Ebenso kann sich der Brennstoff während der Betriebspause durch Wärme-Einwirkung aus der heissen Umgebung oder durch sonstige Einflüsse ausdehnen. Diese Labilität der Brennstoffsäule, die um so grösser ausfällt, je grösser der Leitungsquerschnitt ist, führt dazu, dass der flüssige Brennstoff aus der Brennstoffdüse tropft. Je nach Länge und Dicke der brennstofführenden Leitung und Zeitdauer der Betriebspause kann sich durch die beschriebene Gravitation bzw. Expansion der Brennstoffsäule eine ansehnliche Menge an Flüssigbrennstoff ansammeln, teilweise verdampfen und über die natürliche Konvektion in die Umgebung gelangen. Bei einem Wiederstart der Feuerungsanlage verbrennt der so ausgetretene Brennstoff nicht vollständig. Dies führt unveigerlich dazu, dass sich die Verbrennung während der Startphase bezüglich UHC- und anderer Schadstoff-Emissionen als äusserst unkrontrollierbar verhält, wobei es erfahrungsgemäss relativ lange dauert, bis sich ein dergestalt instabiles System stabilisiert hat.
    • Darstellung der Erfindung
  • Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Zerstäubungsvorrichtung der eingangs genannten Art ein Nachtropfen eines flüssigen Brennstoffes aus einer Brennstoffdüse gegen Null streben zu lassen, gleichzeitig bei jedem Wiederstart der Anlage verzögerungsfrei Brennstoff in genügender Menge zur Verfügung zu haben.
  • Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass nach einem Abstellen der Anlage eine dem Volumen nach minimierte durch Kapillarkräfte gehaltene Brennstoffsäule vorliegt, die über einen beliebig langen Betriebsunterbruch stabil bleibt, d.h., zu keinem Nachtropfen mit entleerender Wirkung für die Brennstoffsäule neigt. Diese Ausgangslage gewährleistet, dass bei jedem Wiederstart der Anlage verzögerungsfrei jene erste notwendige Menge Brennstoff zur Verfügung steht. Eine zeitliche Diskrepanz zwischen Bereitstellung des Verbrennungsluftstromes und Beimischung eines flüssigen Brennstoffes in der Vormischstrecke oder in der Flammenzone liegt hier nicht vor, weshalb mit keinerlei Startverzögerung zu rechnen ist, was sich wiederum auf die Güte der Flamme niederschlägt, was wiederum ein Positivum gegen die Schadstoff-Emissionen ist. Dies alles wird erreicht, indem eine erste Vorkehrung dahin zielt, ein Magnetventil in Abströmungsrichtung der Brennstoffleitung möglichst nahe der Brennstoffdüse zu plazieren. Eine zweite Vorkehrung zielt dahin, die Brennstoffsäule zwischen Magnetventil und Brennstoff-Düsenaustritt gegen äussere Einflüsse und gegen eine innere Dynamik des flüssigen Brennstoffes selbst abzuschotten, ohne dabei irgendwelche Zündungsbehinderungen bei einem Wiederstart einzuhandeln. Die Stabilisierung der Brennstoffsäule geht von der Ueberlegung aus, dass bei genügend kleinen Rohrdurchmessern die Trennfront zwischen Luft und flüssigem Brennstoff, beispielsweise Oel, durch die Oberflächenspannung bzw. Kapillarkräfte stabilisiert wird. In einem solchen Fall kann sich kein Wandfilm bilden. Das Kriterium für die Wirksamkeit der Oberflächenspannung wird anhand der sogenannten Eötvös-Zahl errechnet. Die errechnete Zahl entspricht dem maximal zulässigen Kapillardurchmesser, in welchem die Brennstoffsäule durch die dort vorherrschende Oberflächenspannung stabilisiert wird.
  • Vorteilhafte und zweckmässige Weiterbildungen der erfindungsgemässen Aufgabenlösung sind in den weiteren Ansprüchen gekennzeichnet.
  • Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und näher erläutert. Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind fortgelassen. Die Strömungsrichtung der Medien ist mit Pfeilen angegebenen.
  • Die einzige Figur zeigt ein Zerstäubungssystem mit einer Brennstoffdüse und mit einer Blendenkonfiguration.
    • Wege zur Ausführung der Erfindung und gewerbliche Verwertbarkeit
  • Die Figur zeigt ein Zerstäubungssystem 1 mit einer Brennstoffdüse 3, bei welcher es sich sowohl um eine Simplex- als auch um eine Rücklaufdüse handeln kann. Die Brennstoffdüse 3 ist in Abströmungsrichtung von einer ersten Blende 1a und einer zweiten Blende 1b ergänzt ist. Die Zerstäubung eines flüssigen Brennstoffes 9, vorzugsweise Oel, gemäss vorliegender Konfiguration, erfolgt dabei in zwei Stufen: Erstens durch Druckzerstäubung, zweitens durch eine luftunterstützte Zerstäubung und eine Umlenkung des Sprühkegels. Dessen ungeachtet ist es ohne weiteres möglich, auf eine Blende, entweder auf die erste 1a oder auf die zweite 1b, zu verzichten, oder überhaupt ohne Blenden zu fahren.. Dies hängt im wesentlichen davon ab, wie die betrieblichen Verhältnisse der ganzen Blendenkonfiguration 1a, 1b gelagert sind, wo der Einsatz einer solchen Zerstäubung bezüglich Art des Brennraumes, d.h. , ob es sich un eine atmosphärische Brennkammer, oder um eine Gleichdruck- resp. Hochdruck-Brennkammer einer Gasturbine, oder um eine Brennkammer mit isocorer Verbrennung handelt, vorgesehen ist. Danebst spielt selbstverständlich auch die Struktur und die Verbrennungsart (Diffusions-, Vormischverbrennung, etc.) des jeweiligen Brenners, in welchen ebendiese Blendenkonriguration 1a, 1b integriert sein kann, eine Rolle. Die in der Figur ersichtliche für Oel ausgelegte Brennstoffdüse 3 wirkt stromauf der beiden Blenden 1a, 1b, wobei es sich hier um eine Brennstoffdüse 3 handelt, welche mit Brennstoff-Drücken ab 3,5 bar arbeitet, demnach es sich um eine Zerstäubungsdüse handelt. Dies ist nicht notwendigerweise die einzige mögliche Konstellation der beiden Blenden 1a, 1b gegenüber der Brennstoffdüse 3, sondern die letztgenannte kann ohne weiteres auf gleicher Höhe mit der ersten 1a oder mit der zweiten Blende 1b liegen. Dies hängt im wesentlichen damit zusammen, wie die Zuführung von Verbrennungsluft 7 konzipiert ist. Es sind daher auch Konfigurationen möglich, wo die Brennstoffdüse 3 stromab der letzten Blende wirkt. Was die Verbrennungsluft 7 anbelangt, kann diese aus reiner Frischluft bestehen; sie kann aber auch aus einem Gemisch von Frischluft und rückgeführtem Abgas bestehen, wobei darin ohne weiteres Anteile aus einem gasförmigen Brennstoff zugemischt werden können. Diese Verbrennungsluft 7 wird für die Beimischung zum Brennstoff 9 aus der Brennstoffdüse 3 in zwei Teilströme aufgeteilt. Ein erster Teilstrom 7a erfasst den Brennstoff 9 im Bereich der Brennstoffdüse 3, ein zweiter Teilstrom 7b durchströmt in geeigneter Weise die erste Blende 1a und wird in eine stromab der Brennstoffdüse 3 vorhandene Vormischstrecke 6 zugeleitet, wo die endgültige Gemischbildung stattfindet. Die Verbrennungsluft 7 kann ohne weiteres vom einem Gebläse einer atmosphärischen Feuerungsanlage für Heizkessel stammen, dessen Druck in der Regel zwischen ca. 10 und 100 mbar beträgt. Somit ist zugleich gesagt worden, dass die hier gezeigte Brennstoffdüse 3 auf Druckzerstäubung arbeitet und vorzüglich in Anlagen eingesetzt wird, wo ein Flüssigbrennstoff 9 zum Einsatz kommt. Dies ist aber keine unabdingbare Vorgabe, denn eine solche Düse 3 samt Blendenkonfiguration 1a, 1b kann auch Bestandteil eines mit flüssigem und/oder gasförmigem Brennstoff betriebenen Brenners einer Gasturbogruppe sein. Das hier gezeigte Zerstäubungssystem 1 kann des weiteren als Brennstofflanze eingesetzt werden, beispielsweise in einem Brenner, wie er in EP-A1-0 312 809 beschrieben ist. Diese hier angezogene Europäische Patentanmeldung bildet sonach, soweit Erweiterungen des hiesigen Erfindungsgegenstandes in Betracht gezogen werden, integrierenden Bestandteil vorliegender Patentanmeldung. Zur Klarstellung, inwieweit eine solche Integrierung reicht, sei gesagt, dass die in Fig. 1 von EP-A1-0 312 809 gezeigte Düse mit Fos. 3 durch das hier gezeigte und beschriebene Zerstäubungssystem 1 zu ersetzen wäre. Die Brennstoffdüse 3 ist durch eine Brennstoffleitung 4 mit einer Pumpe 9 verbunden, wobei diese Pumpe 8 vorzugsweise ausserhalb des Brennersystems plaziert wird. Zwischen Pumpe 8 und Brennstoffdüse 3 weist die Brennstoffleitung 4 ein Magnetventil 5 auf, dessen Abstand zur Brennstoffdüse 3 einen minimierten Betrag aufweist. Die Fixierung dieses Abstandes ist betragsmässig ein Optimum zwischen einer möglichst kurzen ruhenden Brennstoffsäule, die nach jedem Abstellen des Brenners stehen bleibt, und jener minimalen Brennstoffmenge, die zwischen zwei Starts durch thermische Ausdehnung austreten darf, damit keine unzulässigen UHC-Emissionen entstehen können. Die Stabilisierung der ruhenden Brennstoffsäule zwischen Magnetventil 5 und Brennstoffdüse 3 wird erreicht, indem der brennstofführende Durchmesser 4a so gewählt wird, dass die Trennfront zwischen Luft und flüssigem Brennstoff durch Oberflächenspannung bzw. Kapillarkräfte gehalten wird. Das Kriterium für die Wirksamkeit der Oberflächenspannung zur Trennung von Luft- und Flüssigbrennstoffsäulen wird anhand der nach Eötvös benannten Kennzahl wie folgt errechnet:
    Figure imgb0001
    wobei σ die Oberflächenspannung bezeichnet (σ beträgt im vorliegenden Fall ≈ 0,028 kg/s²).Setzt man den angegeben Wert für σ = 0,028 Kg/s², für g = 9,81 m/s²,für ρ oel = 820 kg/m3 in diese Bedingung ein, so lässt sich der für einen Brennstoff kritische Durchmesser 4a berechnen. Eo beträgt für Oel 3.4.
  • Die errechnete Zahl entspricht somit dem maximal zulässigen Kapillardurchmesser 4a, in welchem eine dort ruhende Brennstoffsäule durch die vorherrschenden Oberflächenspannung stabil bleibt. Die Eötvös-Zahl beträgt für Oel 3,4. Strömungstechnisch ist zu den Blendenkonfiguration 1a, 1b anzumerken, dass die herangeführte Verbrennungsluft 7, obwohl sie bei atmosphärischen Feuerungsanlagen nur einen kleinen Druck aufweist, den Flüssigbrennstoff-Sprühkegel 9 aus der Brennstoffdüse 3 komprimiert. Dies geschieht bereits mit einem vorherrschenden Druck ab 10 mbar. Diese Verbrennungsluftströmung trifft dabei auf den Sprühkegel radial und/oder quasi-radial bis axial auf, und sie zwingt dessen Brennstoff durch eine in der Blende 1a mittig plazierte Oeffnung abzuströmen. Entlang dieser Oeffnung, die Bestandteil der Vormischstrecke 6 ist, entsteht bereits ein sehr gutes homogenes Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisch. Diese Oeffnung schafft darüber hinaus eine Verringerung des Sprühwinkels, der weitaus kleiner als der ursprüngliche aus der Brennstoffdüse 3 ausfällt. Die Zerstäubung des Brennstoffes 9 entlang dieser Oeffnung bleibt auch unabhängig gegenüber der bereitgestellten Zerstäubungsgüte im Bereich des zugeführten Teilverbrennungsluftstromes 7a. Der Querschnitt der Oeffnung ist so ausgelegt, dass ca. 50% der gesamten Verbrennungsluft 7 dort durchströmen können. Der restliche Verbrennungsluftanteil 7b strömt radial und/oder quasi-radial bis axial nach der ersten Blende 1a in die Vormischstrecke 6 ein. Bei einer solchen Konfiguration muss sichergestellt werden, dass die Durchgänge durch die erste Blende 1a eine entsprechende Schluckfähigkeit aufweisen müssen. Dieser Verbrennungsluftstrom 7b modelliert die schlussendlich gewünschte Sprühwinkelgrösse des Gemisches in den Brennraum 2 oder in eine anschliessende Vormischzone oder Brennerkammer, wie dies der Fall ist, beim Einsatz dieses Zerstäubungssystems 1 in eine nachgeschalteten Brennerkammer. Noch vorhandene Tropfen des flüssigen Brennstoffes werden durch diesen weiteren Verbrennungsluftstrom 7b vollständig zerstäubt. Aus diesen letzten Ausführungen betreffend die Zerstäubungsgüte geht leicht hervor, wie eminent wichtig die engumgrenzte quantitative Bereitstellung des Brennstoffes über alle Betriebsstufen ist. Die heiklen Betriebsstufen sind sicher das Abstellen und Wiederanfahren der Anlage. Ist einmal das Magnetventil 5 auf "zu" gefahren, so ist es wichtig, dass die Brennstoffsäule zwischen Magnetventil 5 und Brennstoffdüse 3 mengenmässig konserviert bleibt. Ein Abtröpfen des Brennstoffes aus der Brennstoffdüse 3 hätte eine doppelte negative Wirkung: einerseits stünde dann unmittelbar beim Wiederanfahren keine genügende mischungsfähige Brennstoffmenge zur Verfügung, andererseits bildete die durch Abtröpfen aus der Brennstoffdüse 3 ausgeflossene und demnach fehlende Brennstoffmenge Ursache für einen schlechten Start und eine demzufolge schlechte Verbrennung, was ein Anstieg der Schadstoffemissionen zur Folge hätte, abgesehen davon, dass ein solch instabiles System schwer und zeitlich nicht sofort aufgefangen werden könnte. Die Plazierung des Magnetventils 5 in einer unmittelbaren Nähe der Brennstoffdüse 3 und demzufolge nahe der Flammenzone bringt bezüglich kalorischer Belastung keine Nachteile mit sich, denn das Magnetventil 5 wird hier durch die herangeführte Verbrennungsluft 7 fortlaufend in angemessener Weise gekühlt. Nun ist es so, dass auf die Brennstoffsäule zwischen Brennstoffdüse 3 und Magnetventil 5 während des Stillstandes der Anlage eine kalorische Belastung einwirkt, welche grösser als die Oberflächenspannung im Kapillardurchmesser werden kann. Durch die Ueberwindung der Oberflächenspannung durch kalorisch bedingte Ausdehnung des flüssigen Brennstoffes kommt es unweigerlich zu einem Austropfen aus der Brennstoffdüse 3. Diese austretende Brennstoffmenge muss dabei minimiert werden, sollen während des Startvorganges die UHC-Emissionen, über eine Messzeit von 10 sec., nicht über 30 ppm anschwellen. Nachdem der Durchmesser der Brennstoffsäule zwischen Magnetventil 5 und Brennstoffdüse 3 und die thermische Belastung der Brennstoffleitung bekannt sind, wird deren Länge soweit minimiert, dass die nicht zu verhindernde austretende Brennstoffmenge so klein bleibt, dass die zugrundegelegten UHC-Emissionswerte einzuhalten sind. Selbstverständlich wird bei dieser Langenfestlegung angestrebt, ein Optimum zwischen möglichst viel zur Verfügung stehendem Brennstoff für die Startphase und einer möglichst kleinen Tropfmenge zu erreichen.

Claims (8)

  1. Zerstäubungsvorrichtung eines flüssigen Brennstoffes in einer Feuerungsanlage, im wesentlichen bestehend aus einer Brennstoffdüse (3), einer der Brennstoffdüse (3) angeschlossenen Brennstoffleitung (4), einer im Bereich der Brennstoffdüse (3) plazierten Blendenkonfiguration (1a, 1b) , dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffleitung (4) stromauf der Brennstoffdüse (3) ein Ventil (5) trägt, dass die Brennstoffleitung (4) zwischen Magnetventil (5) und Brennstoffdüse (3) einen minimierten brennstofführenden Durchmesser (4a) aufweist, der nach folgender Formel ermittelbar ist:
    Figure imgb0002
     wobei ρ fl. das spezifische Gewicht des flüssigen Brennstoffes, g die Gravitationskonstante, σ die Oberflächenspannung und Eo die Eötvös-Zahl bedeuten.
  2. Zerstäubungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenkonfiguration aus einer Blende (1a) besteht.
  3. Zerstäubungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenkonfiguaration aus zwei hintereinander geschalteten Blenden (1a, 1b) besteht.
  4. Zerstäubungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffdüse (3) in Strömungsrichtung gegenüber der Blendenkonfiguration (1a, 1b) vorgeschaltet, sich auf gleicher oder nachgeschaltet ist.
  5. Zerstäubungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffdüse (3) mit einer Verbrennungsluft (7, 7a, 7b)betreibbar ist, welche aus Frischluft, oder aus einem Gemisch aus Frischluft und rezirkuliertem Abgas, oder aus einem Gemisch aus Frischluft und/oder rezirkuliertem Abgas und/oder einem Anteil eines Brennstoffes besteht.
  6. Zerstäubungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsluft (7, 7a, 7b) radial oder quasiradial bis achsial auf den Brennstoff (9) auftritt.
  7. Zerstäubungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (5) ein Magnetventil ist.
  8. Verfahren zum Betrieb eines Zerstäubungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Brennstoffdüse (3) und Magnetventil (5) dergestalt minimiert wird, dass die austretende Brennstoffmenge aus der Brennstoffleitung (4a) während eines Stillstandes der Anlage infolge dort vorherrschender kalorischer Belastung bei einem Wiederstart derselben eine UHC-Emission unterhalb 30 ppm, ermittelt über eine Messzeit von 10 sec., indiziert.
EP91117114A 1990-11-23 1991-10-08 Zerstäubungsvorrichtung Expired - Lifetime EP0486802B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH3711/90 1990-11-23
CH3711/90A CH683123A5 (de) 1990-11-23 1990-11-23 Zerstäubungsvorrichtung.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0486802A1 true EP0486802A1 (de) 1992-05-27
EP0486802B1 EP0486802B1 (de) 1995-06-28

Family

ID=4261873

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP91117114A Expired - Lifetime EP0486802B1 (de) 1990-11-23 1991-10-08 Zerstäubungsvorrichtung

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0486802B1 (de)
AT (1) ATE124523T1 (de)
CH (1) CH683123A5 (de)
DE (1) DE59105858D1 (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT271693B (de) * 1966-09-17 1969-06-10 Joannes S P A Vorrichtung zum Öffnen und Schließen der Brennstoffzufuhr zur Zerstäuberdüse eines Ölbrenners

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT271693B (de) * 1966-09-17 1969-06-10 Joannes S P A Vorrichtung zum Öffnen und Schließen der Brennstoffzufuhr zur Zerstäuberdüse eines Ölbrenners

Also Published As

Publication number Publication date
ATE124523T1 (de) 1995-07-15
EP0486802B1 (de) 1995-06-28
CH683123A5 (de) 1994-01-14
DE59105858D1 (de) 1995-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0274630B1 (de) Brenneranordnung
EP0892212B1 (de) Druckzerstäuberdüse
EP0276696B1 (de) Hybridbrenner für Vormischbetrieb mit Gas und/oder Öl, insbesondere für Gasturbinenanlagen
EP0571782B1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Brennkammer einer Gasturbine
EP0461447B1 (de) Druckzerstäubungsdüse
DE60007946T2 (de) Eine Brennkammer
EP0902233B1 (de) Kombinierte Druckzerstäuberdüse
EP0697507A2 (de) Verfahren zur Drehzahlregelung einer Gasturbine bei Lastabwurf
EP0794383A2 (de) Druckzerstäuberdüse
DE4326802A1 (de) Brennstofflanze für flüssige und/oder gasförmige Brennstoffe sowie Verfahren zu deren Betrieb
EP0503319A2 (de) Brenner für eine Vormischverbrennung eines flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoffes
EP1754002B1 (de) Gestufter vormischbrenner mit einem injektor für flüssigbrennstoff
WO1999004196A1 (de) Brenneranordnung für eine feuerungsanlage, insbesondere eine gasturbinenbrennkammer
CH628724A5 (de) Blaubrennender oelbrenner.
EP0394911B1 (de) Feuerungsanlage
CH679692A5 (de)
EP1010939B1 (de) Brennkammer mit akustisch gedämpftem Brennstoffversorgungssystem
DE69919272T2 (de) Brennstoffeinspritzdüse zum nebelartigen Einspritzen des Brennstoffes und Brenner mit einer solchen Einspritzdüse
EP0486802B1 (de) Zerstäubungsvorrichtung
DE2503552A1 (de) Mit fluessigem brennstoff betriebene zuendanordnung
DE2428622A1 (de) Brennerkopf, insbesondere fuer gasfoermige brennstoffe
DE19618058A1 (de) Brenner
EP1105678B1 (de) Verfahren zum betrieb eines hybridbrenners
EP0491079B1 (de) Brennerkopf für die vormischartige Verbrennung eines flüssigen Brennstoffes in einer atmosphärischen Feuerungsanlage
DE4109304A1 (de) Verfahren zur verringerung der stickoxid-emission eines brenners bei heizoelbetrieb und gasbetrieb

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT CH DE FR GB IT LI

17P Request for examination filed

Effective date: 19921109

17Q First examination report despatched

Effective date: 19931029

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AT CH DE FR GB IT LI

REF Corresponds to:

Ref document number: 124523

Country of ref document: AT

Date of ref document: 19950715

Kind code of ref document: T

REF Corresponds to:

Ref document number: 59105858

Country of ref document: DE

Date of ref document: 19950803

ET Fr: translation filed
ITF It: translation for a ep patent filed
GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 19950907

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed
PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 19970915

Year of fee payment: 7

Ref country code: FR

Payment date: 19970915

Year of fee payment: 7

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AT

Payment date: 19970925

Year of fee payment: 7

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CH

Payment date: 19971027

Year of fee payment: 7

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 19981008

Ref country code: AT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 19981008

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 19981031

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 19981031

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 19981008

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 19990630

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20031010

Year of fee payment: 13

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20050503

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES;WARNING: LAPSES OF ITALIAN PATENTS WITH EFFECTIVE DATE BEFORE 2007 MAY HAVE OCCURRED AT ANY TIME BEFORE 2007. THE CORRECT EFFECTIVE DATE MAY BE DIFFERENT FROM THE ONE RECORDED.

Effective date: 20051008