NO842226L - Kullvannbrenner-sammensetning og fremgangsmaate. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en brennersammensetning

og fremgangsmåte for å brenne en blanding av kull og vann og angår spesielt en sammensetning og fremgangsmåte der både høy tetthet av luft og lav hastighet av luft blir ført inn for å støtte kull-vann-blandingen i forbrennings-prosessen.

Kull-vann-blanding, dvs. pulverisert kull blandet med opptil 30% vann, tilveiebringer et attraktivt alternativ til natur-gass eller olje for bruk i hele brennere, dampgeneratorer eller lignende, ettersom en kull-vann-blanding kan bli pumpet, lagret og forstøvet på samme måte som et flytende brennstoff, og det er ikke så kostbart.

For å brenne et slikt brennstoff kreves imidlertid en utform-ing som er forskjellig fra det som er brukt i konvensjonelle flytende brennstoffbrennere ettersom de sistnevnte har relativt høyere tenningsforplantningsgrader i hovedforbren-ningssonen som tilveiebringer evne for lett tenning og flammestabilisering. Høye tenningsforplantningsgrader tillater bruk av forbrenningsluft med høy hastighet, og tradisjonelt bruker denne type brennere en enkelt strøm med forbrenningsluft med høy hastighet.

Denne utformingen har imidlertid vist seg å være ubrukelig

ved forbrenning av kull-vann-blandinger som resulterer i manglende evne til å stabilisere flammen uten bruk av høykapasitetsolje eller gassfyrte tenningsinnretninger og i tung utfelling av ubrente kullpartikler fra flammen.

Formålet ved foreliggende oppfinnelse er derfor å tilveiebringe en brennersammensetning og fremgangsmåte for en kull-vann-blandingsbrenner, i hvilke akseptabel tenning og flammestabilitet blir oppnådd.

Et annet formål ved foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en sammensetning og fremgangsmåte for det ovenfor nevnte, i hvilke utfelling av ubrente kullpartikler fra flammen blir minimalisert.

Et ytterligere formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en sammensetning og fremgangsmåte' som eliminerer ugunstige virkninger på innsprøytningsdysen.

Enda et ytterligere formål med foreliggende oppfinnelse-

er å tilveiebringe en sammensetning og fremgangsmåte av ovenfor nevnte type, i hvilke tilstrekkelig oppholdstid av blandingen i forbrenningsområdet blir sikret.

Enda et ytterligere formål med foreliggende oppfinnelse

er å tilveiebringe en sammensetning og fremgangsmåte av ovenfor nevnte type, i hvilke en kompakt, lav hastighet,

høy temperatur "tørkesone" blir tilveiebragt og der kullpartiklene kan bli tilstrekkelig tørket før de frigjøres til hovedflammen.

For å oppnå disse og andre formål er brennersammensetningen

og fremgangsmåten i foreliggende oppfinnelse kjennetegnet ved innføring av et "dobbelthastighet"-forbrenningsluftsystem. Den første sonen tilveiebringer en "primær forbrennings-

og tørkesone" og har virvlende luft med ekstremt lav hastighet (mindre enn 4,57 m/sek.) tilført rundt den innsprøytede kull/vann-blandingen. Denne sonen er en vesentlig del av det totale forbrennerhalsarealet og er foret med ildfast materiale. Den andre sonen tilveiebringer hovedmassen av forbrenningsluft som blir ført inn med relativt høy rotasjonshastighet (opptil 45,70 m/sek.) rundt periferien av den første sonen.

Den ovenfor kortfattede beskrivelsen, sammen med formål,

trekk og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil bli bedre forklart med henvisning til den følgende detaljerte beskrivelse av ytterligere foretrukkede, men ikke mindre illustrative utførelsesversjoner i samsvar med foreliggende

oppfinnelse samt i sammenheng med tilhørende tegninger som er et delvis skjematisk, delvis tverrsnitt som viser brennersammensetningen i foreliggende oppfinnelse.

Sammensetningen og fremgangsmåten i foreliggende oppfinnelse vil bli beskrevet i forbindelse med en dampgenerator f.eks. formål og med henvisningsnummeret 10 i fig. 1 i tegningene som henviser til en vegg som danner en del av brennerseksjonen i generatoren.

En bekledningsvegg 12 forløper i en avstand fra og parallelt med veggen 10 og definerer en innvendig del 14, det skal bemerkes at det sistnevnte er forbundet med øvre og nedre vegger, som vist i fig. 1, for å definere et innelukke eller vindboks som mottar luft fra en kilde, såsom en vifte, der luftstrømretningen generelt er vist med strømningspilene i fig. 1.

En sirkelformet ildfast flens 16 forløper tilliggende og

inne i en åpning dannet i veggen 10 og flensens innvendige flate er utformet for å definere en innsnevret del 18 som omgir en forbrenningssone 20.

En rørformet ildfast innsnevring 22 er anordnet tilliggende forbrenningssonen 20 og definerer sammen med den ildfaste innsnevringen 18 en sirkelformet passasje 24. En rørformet forlengelse 26 er anordnet på innsnevringen 22 og har en utover utvidet sirkelformet endedel 28 som understøtter en sirkelformet skyvedemper 30. Et par rulleinnretninger 32 er anordnet på skyvedemperen 3 0 og har et rullende inngrep med en skinne 34 for å tillate skyvbar bevegelse av demperen

30 i forhold til bekledningsveggen 12 for å definere og selektivt regulere størrelsen av et innløp 36 som er definert mellom den utvidede endedelen 28 av forlengelsen 26 og bekledningsveggen 12. Som et resultat vil noe av luften fra vindboksen 14 strømme gjennom innløpet 36 og inn i og gjennom forlengelsen 26 og innsnevringen 22. En brennersammensetning, generelt vist med henvisningsnummeret 4 0 strekker seg gjennom bekledningsveggen 12 med dens leveringsende anbragt i en liten avstand innover fra den korresponderende endedelen av innsnevringen 22. Brenner-innretningen 40 innbefatter en brennstoffpistol' 42 med et løp 44 som forløper inne i en rørformet bekledning 46, i en avstand fra hverandre, og et luftinnløp 48 tilpasset for å føre avkjølingsluft mellom løpet 44 og bekledningen 46. Løpets leveringsende 44a forløper noe utover fra bekledningen 46 og er tilpasset for å sprøyte en blanding av kull og vann i en i hovedsaken konisk bane inn i forbrenningssonen 20 og innsiden av ovnen. Det skal bemerkes at en forstøver (ikke vist) er anordnet på leveringsenden 44a for å forstøve brennstoff fra pistolen 42. Bekledningen 46 er understøttet av en understøttingskonstruksjon 50 anbragt på den utvendige overflaten av bekledningsveggen 12. En fast virvelstabilisator, generelt vist med henvisnings-tallet 52, er anbragt på den ledende endedelen av bekledningen 46. Funksjonen til virvelstabilisatoren 52 vil senere bli beskrevet i detalj.

Mange registerblader 54 er anbragt på en bæretapp mellom

en første sirkelformet plate 56 anbragt tilliggende den ildfaste flensen 16 og en andre sirkelformet plate 58 som forløper oppover fra og som er understøttet av den ildfaste innsnevringen 22. Selv om kun to blader 54 er vist på tegningen, er mange blader anbragt i et periferisk forhold rundt innsnevringen. Platene 56 og 58 definerer således en passasje for sekundær luft fra vindboksen 14 som strømmer gjennom registerbladene 54, gjennom den sirkelformede passasjen 24 og inn i forbrenningssonen 20.

En skyvedemper 60 er anordnet og denne definerer, og regulerer størrelsen av et innløp 62 for luft som strømmer gjennom registerbladene 54. Skyvedemperen 60 er understøttet av den sirkelformede platen 58 og har to hjul 66 som ruller på en skinne 68 for selektivt å kunne regulere størrelsen av innløpet 62 og dermed mengden av sekundær luft som strømmer gjennom registerbladene 54, banen 24 og til forbrenningssonen 20 .

Som vist på tegningen er skyvedemperen 30 i en relativt lukket stillng og definerer således en relativt liten innløps-åpning 3 6 slik at hastigheten av primærluften som strømmer inn i den sirkelformede passasjen mellom brennersammensetningen 40 og den ildfaste innsnevringen 22 og dens bekledning 2 6 er relativt lav, såsom 4,57 m/sek. Skyvedemperen 60

blir holdt i en relativt åpen stilling som tillater en høyere hastighet, såsom 45,7 m/sek., av luften som strømmer gjennom registerbladet 54, den sirkelformede passasjen 24 og forbrenningssonen 20.

I drift leverer brennersammensetningen 40 kull-vann-blandingen i en i hovedsaken konisk bane inn i forbrenningssonen 20

og blandingen blir antent av en konvensjonell antennelses-innretning (ikke vist). Primærluften fra vindboksen 14 strømmer gjennom innløpet 26 med en relativt liten hastighet og gjennom det sirkelformede kammeret mellom brennersammensetningen 40 og innsnevringen 22 og dens forlengelse 26,

som vist med strømningspilene. Luften strømmer så gjennom virvelstabilisatoren 52 hvor relativt lav hastighet virvel og sterke resirkulasjonssoner blir skapt rundt løpets 44 leveringsende 44a.

Sekundær luft fra vindboksen 14 strømmer gjennom innløpet

62 med en relativt høy hastighet og fortsetter gjennom registerbladene 54 hvor en virveleffekt blir skapt til luften idet den passserer gjennom den sirkelformede passasjen 54 og inn i forbrenningssonen 20 som også er vist med strøm-ningspiler. Denne høye lufthastigheten når det i hovedsaken koniske leveringsmønsteret av kull-vann-blandingen som leveres fra brennersammensetningen 40 og skaper en optimal roterende virvel som former flammen og frembringer strømnings-reversjon av det bestemte brennstoffet tilbake mot brenner- sammensetningens 40 leveringsende 44a. Dette resulterer i en høy tenning og flammestabilitet og en tilstrekkelig oppholdstid av brennstoffpartiklene i forbrenningssonen. Omgivende temperatur avkjølingsluft blir ført gjennom innløpet 48 og strømmer gjennom det sirkelformede rommet mellom løpet 44 og bekledningen 46.Tilstedeværelsen av den innvendige ildfaste innsnevringen 22 muliggjør at en høy temperatur-sone blir opprettholdt for å sikre at vanninnholdet i brennstoff blandingen blir brent opp.

Som et resultat av det foregående kan alle fordelene ved bruk av blandingen av kull og vann bli oppnådd og ennu sikre tilfredsstillende tenning, flammestabilitet, tilstrekkelig oppholdstid av kullpartiklene, og isolasjon av brenner-leveringsdysen.

Claims (11)

1. Brennersammensetning, karakterisert ved at den omfatter en leveringsdel, innretninger for å forsyne kull og vann til nevnte leveringsdel, at nevnte leveringsdel fordeler en blanding av nevnte kull og vann i et forhåndsbestemt leveringsmønster, innretninger for å føre en virvlende masse av luft med en relativt liten hastighet rundt nevnte leveringsmønster for å skape en virvel med lav hastighet som omgir nevnte leveringsmønster, og innretninger for å intro-dusere en virvlende masse av luft med en relativt høy hastighet rundt nevnte luft med liten hastighet for å danne en negativ trykksone og frembringe strømningsreversering av nevnte blanding tilbake mot nevnte leveringsdel.

2 . Sammensetning ifølge krav 1, karakterisert ved at den ytterligere omfatter innretninger for å føre en avkjølingsluft mellom nevnte leveringsmønster og nevnte luft med lav hastighet.

3 . Sammensetning ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte leveringsdel er en langstrakt brenner som innbefatter en brennstoffpistol og at nevnte leverings-mønster i hovedsaken er konisk.

4 . Sammensetning ifølge krav 3, karakterisert ved at nevnte innretning for innføring av nevnte virvlende masse av luft med lav hastighet omfatter en sirkelformet innsnevring som forløper rundt nevnte brennersammensetning, innretning for å føre luft til området mellom nevnte innsnevring og nevnte leveringsdel og innretning for å gi en virvel til nevnte sistnevnte luft, idet det leveres fra nevnte område.

5 . Sammensetning ifølge krav 4, karakterisert ved at nevnte leveringsmønster forløper inne i en åpning dannet i en ovnsvegg med hvilken nevnte brennersammensetning hører til, og hvori nevnte innretning for å innføre luft til området mellom innsnevringen og nevnte åpning, og innretning for å gi en virvel til nevnte sistnevnte luft, idet det leveres fra nevnte siste område.

6. Sammensetning ifølge krav 5, karakterisert ved at hver av de nevnte luftinnføringsinnretningene ytterligere omfatter demperinnretninger som henholdsvis er tilknyttet hverandre i de nevnte områdene og tilpasset til å ha forbindelse med sitt respektive område med en vindboks, og hver av de nevnte demperinnretningene er regulerbare slik at hastighetene på nevnte respektive luftmasser kan reguleres.

7 . Fremgangsmåte for forbrenning av en kull- og vannblanding, karakterisert ved at den omfatter følgende trinn: levering av nevnte blanding i et forhåndsbestemt leveringsmønster, innføring av en virvlende masse av luft med en relativt lav hastighet rundt nevnte leveringsmønster, og innføring av en virvlende luftmasse med en relativt høy hastighet rundt nevnte luft med lav hastighet for å danne en negativ trykksone og frembringe strømningsreversering av nevnte blanding.

8 . Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at nevnte leveringsmønster i hovedsaken er konisk.

9 . Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at den ytterligere omfatter trinnene ved å regulere hastighetene av nevnte lave lufthastighet og nevnte høye lufthastighet.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at nevnte høye lufthastighet er omtrentlig 45,7 m/sek og at nevnte lave lufthastighet er omtrentlig 4,57 m/sek.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at den ytterligere omfatter innføring av av-kjølingsluft mellom nevnte leveringsmønster og nevnte luft med lav hastighet.