WO2000077449A1 - Verfahren und vorrichtung zum verbrennen von brennstoff - Google Patents

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WO2000077449A1
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Hans-Juergen Kruczek
Hartmut Seifert
Detlef Altemark
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    • F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
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    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for burning fluidförmigem or fluidisable, preferably gaseous fuel in a understöchiome- trical primary zone while supplying the carrier gas of a primary oxygen and carrier gas in a subsequent superstoichiometric rule ⁇ secondary zone under supply of a secondary oxygen.
  • the entire combustion technology strives to improve efficiency and limit pollutant emissions.
  • This is also the object of the invention, in particular when applied to high-temperature processes.
  • the method mentioned at the outset is characterized according to the invention in that the primary oxygen carrier gas is introduced into the primary zone without swirl and in that the combustion products of the primary zone are subjected to an abrupt cross-sectional expansion on their way to the secondary zone.
  • a swirling combustion leads to a short, hard flame with intensive conversion and, depending on the swirl strength, also to an internal exhaust gas recirculation in the flame. According to the invention, however, a long, soft flame with slow conversion forms in the primary zone.
  • the invention offers the possibility of achieving an increase in performance and an increase in temperature while doing so at the same time to minimize pollutant emissions, in particular the generation of NO x .
  • High-temperature processes with temperatures above 1000 ° C are used in many different ways in technology, for example when melting metals, glass or ceramics and when performing sintering processes.
  • the aim is to heat up the materials to be heated as quickly as possible, which requires correspondingly high temperatures and high outputs.
  • the invention largely meets these requirements.
  • the secondary oxygen carrier gas is blown into the secondary zone in one to three jets, preferably in a single jet.
  • the reaction in the secondary zone is therefore initiated at a few points, preferably at a single point, and proceeds accordingly cheaply, namely relatively slowly.
  • This also contributes to blowing the secondary oxygen carrier gas into the secondary zone at a lateral distance from the primary zone and essentially parallel to its combustion products. After leaving the primary zone, the combustion products of the primary zone undergo a cross-sectional expansion essentially in a bulbous form. The secondary oxygen carrier gas is blown into this cross-sectional expansion, also without swirl.
  • Air can readily be used as the secondary oxygen carrier gas. On the other hand, it is more advantageous to use oxygen or air enriched with oxygen. The higher the proportion of oxygen, the lower the proportion of nitrogen that must be heated up without promoting the combustion process. A corresponding increase in temperature and performance is the result.
  • the mixing of the reactants and the stabilization of the flame can also be improved in the swirl-free combustion process in that the fuel flows into the primary gas in crossflow to the primary oxygen carrier gas. zone is introduced. Compared to a swirling combustion, sufficient mixing can thus be achieved in an energetically favorable manner.
  • the cross flow angle can be chosen arbitrarily. Particularly good results are achieved by introducing the primary oxygen carrier gas axially into the primary zone and blowing in the fuel at an angle of 45 °, specifically centrally.
  • Oxygen or air enriched with oxygen can also be used as the primary oxygen carrier gas. However, it is advantageous to work with normal ambient air in the primary zone.
  • the air ratio of the primary zone can easily be reduced to 0.2 if only oxygen is injected into the secondary zone. As a rule, one will work at 0.5 to 0.7.
  • the total air ratio is preferably close to stoichiometric at 1.05 to 1.2.
  • the invention offers the advantageous possibility of generating an atmosphere with an adjustable oxygen content, by selecting the oxygen-nitrogen ratio of the secondary oxygen carrier gas accordingly.
  • the burner for fluid or fluidisable, in particular gaseous fuels, to which the invention is further directed, is provided with a flame holder and a combustion chamber adjoining the flame holder, the flame holder having at least one passage opening for the fuel and at least one passage opening for a primary oxygen carrier gas having.
  • this burner is characterized in that the passage opening formed in the flame holder for the primary oxygen carrier gas is oriented such that the primary oxygen carrier gas enters the combustion chamber without swirl and that the combustion chamber has a sudden cross-sectional widening downstream of the flame holder .
  • This burner makes it possible to achieve the advantages discussed in connection with the method according to the invention. It can be operated in any position.
  • the passage opening for the primary oxygen carrier gas can be, for example, a continuous or interrupted annular gap. Any pattern of passage openings can also be used, for example of bores or radial gaps. It is essential that the passage openings do not generate any swirl.
  • An outlet opening, which opens next to the combustion chamber outlet, is preferably provided for a secondary oxygen carrier gas which essentially exits parallel to the combustion chamber. The oxygen carrier gas is therefore introduced into the combustion products of the primary zone at a single point, and only after the combustion chamber. So there is a strong slowdown in the combustion reaction. Possibly. the secondary zone can work without a visible combustion reaction, i.e. flameless.
  • the passage opening for the primary oxygen carrier gas formed in the flame holder can in principle have any shape, for example as an annular slot or pattern of bores and / or slots. It can also be inclined to the axis of the combustion chamber. It is advantageously aligned axially, a plurality of centrally arranged, outwardly inclined passage openings for the fuel preferably being provided. In this way, sufficient mixing is achieved with a minimum of mixing energy.
  • the abrupt cross-sectional expansion of the combustion chamber is a circumferential radial step.
  • This step which is preferably sharp-edged, serves to stabilize the flame sufficiently and to fix it to the flame holder.
  • the stage brings about a recirculation of the combustion products in the outer area of the combustion chamber, with a certain proportion possibly the furnace atmosphere can be sucked into the combustion chamber.
  • the cross section of the combustion chamber tapers, starting from the flame holder towards the sudden cross-sectional expansion and preferably also starting from the sudden cross-sectional expansion towards the combustion chamber outlet.
  • the mode of operation can therefore approach that of a pulse burner.
  • the tapering can be arched.
  • a frustoconical design is more advantageous.
  • the combustion chamber is advantageously formed in a ceramic burner block, which preferably has a channel for the secondary oxygen carrier gas which runs essentially parallel to the combustion chamber.
  • a ceramic burner block which preferably has a channel for the secondary oxygen carrier gas which runs essentially parallel to the combustion chamber.
  • the burner block into a housing which is penetrated by a channel or a lance for the secondary oxygen carrier gas.
  • the entire burner can be made in one piece from ceramic.
  • the burner has a housing 1, in which a
  • Burner stone 2 is arranged. The latter forms a combustion chamber 3, which connects to a flame holder 4.
  • the housing 1 has an air duct 5 which is connected to the combustion chamber 3 via passage openings 6. Furthermore, the housing 1 contains a gas guide 7, which
  • the passage openings 6 are aligned axially. So you let the primary air enter the combustion chamber 3 without swirl.
  • the openings 8 are arranged centrally in the flame holder 4 and at an angle of 45 ° inclined radially outwards. The gas also enters the combustion chamber 3 without swirl.
  • a lance 10, which is aligned parallel to the combustion chamber 3, ensures the supply of a secondary oxygen carrier gas, which in the present case is oxygen.
  • the outlet opening 11 of the lance 10 lies at the level of the combustion chamber outlet.
  • the secondary oxygen carrier gas is therefore mixed into the combustion products of the primary zone at a single point and, moreover, at a lateral distance from the combustion chamber outlet.
  • the combustion reaction in the secondary zone is therefore very slow, which leads to low NO x emissions.
  • the circumferential radial stage 9 which otherwise causes a certain recirculation, divides the combustion chamber 3 into two sections, namely a first section 12, which lies between the flame holder 4 and the stage 9, and a second Section 13, which extends from stage 9 to the combustion chamber outlet. Both sections are tapered in the shape of a truncated cone, so that the flow velocity of the combustion products is accelerated for the first time when passing stage 9 and a second time at the combustion chamber outlet.
  • the combustion chamber 3 is formed by the burner block 2, which, in contrast to the illustration according to FIG. 1, can also contain a channel for the secondary oxygen carrier gas.
  • the conical taper in one or both of the combustion chamber sections can thus be dispensed with.
  • the number should be limited in order not to accelerate the combustion reaction in the secondary zone too much.
  • a wide variety of variants are possible for the flame holder, as far as the shape of the passage openings for the primary air and the gas is concerned. It is essential, however, that the primary zone works without swirl. Instead of simple air, oxygen-enriched air can also be blown into the primary zone.
  • Pure oxygen or air with a high oxygen content has proven itself as a secondary oxygen carrier gas.
  • Simple air can also be used, provided that it is not a question of creating a hot furnace atmosphere with a high oxygen content.
  • the use of one or more lances for the secondary oxygen carrier gas is only one of the design options for feeding the secondary zone.
  • the secondary oxygen carrier gas reaches the secondary zone at one point or at most only a few points, namely at a lateral distance from the combustion chamber outlet. Overall, the invention allows combustion without temperature peaks with a uniform distribution of the flame in the room.

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Abstract

Der Brennstoff wird in einer unterstöchiometrischen Primärzone und in einer anschliessenden überstöchiometrischen Sekundärzone verbrannt. Die Verbrennung in der Primärzone erfolgt drallfrei, wobei eine umlaufende radiale Stufe eine sprunghafte Querschnittserweiterung der Brennkammer bildet und die drallfreie Flamme stabilisiert. In die Sekundärzone wird mit Sauerstoff angereicherte Luft als sekundäres Sauerstoffträgergas eingeführt, und zwar an einer einzigen Stelle seitlich neben dem Austritt der Verbrennungsprodukte der Primärzone. Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt die Erzeugung hoher Temperaturen bei minimalen Schadstoffemissionen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Verbrennen von Brennstoff
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Verbrennen von fluidförmigem oder fluidisierbarem, vorzugsweise gasförmigem Brennstoff in einer unterstöchiome- trischen Primärzone unter Zufuhr eines primären Sauerstoff- trägergases und in einer anschließenden überstöchiometri- schen Sekundärzone ■ unter Zufuhr eines sekundären Sauerstoff- trägergases . In der gesamten Verbrennungstechnik ist man bestrebt, den Wirkungsgrad zu verbessern und die Schadstoffemissionen zu begrenzen. Hierin liegt auch die Aufgabe der Erfindung, und zwar insbesondere in Anwendung auf Hochtemperaturprozesse . Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs genannte Verfahren erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das primäre Sauerstoffträgergas drallfrei in die Primärzone eingeführt wird und daß die Verbrennungsprodukte der Primärzone auf ihrem Weg zur Sekundärzone einer sprunghaften Quer- schnittserweiterung unterworfen werden.
Bisher wurde es für unerläßlich gehalten, das primäre Sauerstoffträgergas mit Drall in die Primärzone einzuführen, da man der Auffassung war, daß nur der Drall - neben seiner Mischwirkung - ein Abreißen der Flamme verhindern konnte. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die sprunghafte Querschnittserweiterung in der Lage ist, die Flamme ausreichend zu stabilisieren.
Eine drallbehaftete Verbrennung führt zu einer kurzen, harten Flamme mit intensiver Umsetzung und, abhängig von der Drallstärke, auch zu einer inneren Abgasrezirkulation in der Flamme. Erfindungsgemäß hingegen bildet sich in der Primärzone eine lange, weiche Flamme mit langsamer Umsetzung.
Die Erfindung bietet die Möglichkeit, eine Leistungssteigerung und eine Temperaturerhöhung zu erzielen und dabei gleichzeitig die Schadstoffemission, insbesondere die Erzeugung von NOx zu minimieren.
Hochtemperaturprozesse mit Temperaturen oberhalb von 1000°C finden in der Technik vielfältige Anwendung, bei- spielsweise beim Schmelzen von Metallen, Glas oder Keramik sowie bei der Durchführung von Sinterprozessen. Dabei geht es darum, die zu erwärmenden Materialien möglichst schnell aufzuheizen, wozu entsprechend hohe Temperaturen und hohe Leistungen erforderlich sind. Diesen Anforderungen wird die Erfindung in hohem Maße gerecht.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das sekundäre Sauerstoff rägergas in ein bis drei Strahlen, vorzugsweise in einem einzigen Strahl in die Sekundärzone eingeblasen wird. Die Reaktion in der Sekundärzone wird also an wenigen Stellen, vorzugsweise an einer einzigen Stelle eingeleitet und verläuft entsprechend günstig, nämlich relativ langsam.
Hierzu trägt auch bei, das sekundäre Sauerstoffträgergas in seitlichem Abstand von der Primärzone und im wesentlichen parallel zu deren Verbrennungsprodukten in die Sekundärzone einzublasen. Die Verbrennungsprodukte der Primärzone erfahren nach dem Austritt aus der Primärzone eine Querschnittserweiterung im wesentlichen in bauchiger Form. In diese Querschnittserweiterung wird das sekundäre Sauerstoffträger- gas eingeblasen, und zwar ebenfalls drallfrei.
Als sekundäres Sauerstoffträgergas kann ohne weiteres Luft verwendet werden. Vorteilhafter hingegen ist es, Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft zu verwenden. Je höher der Sauerstoffanteil ist, desto geringer ist der Anteil an Stickstoff, der aufgeheizt werden muß, ohne den Verbrennungsprozeß zu fördern. Eine entsprechende Temperatur- und Leistungssteigerung ist die Folge.
Die Vermischung der Reaktionspartner und die Stabilie- rung der Flamme lassen sich bei dem drallfreien Verbren- nungsverfahren ferner dadurch verbessern, daß der Brennstoff im Querstrom zum primären Sauerstoffträgergas in die Primär- zone eingeführt wird. Verglichen mit einer drallbehafteten Verbrennung, läßt sich somit in energetisch günstiger Weise eine ausreichende Durchmischung erzielen. Der Querstromwinkel kann beliebig gewählt werden. Besonders gute Ergebnisse werden dadurch erzielt, daß man das primäre Sauerstoffträgergas axial in die Primärzone einführt und den Brennstoff im Winkel von 45° einbläst, und zwar zentral.
Als primäres Sauerstoffträgergas kann ebenfalls Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft verwendet wer- den. Vorteilhafterweise arbeitet man in der Primärzone jedoch mit normaler Umgebungsluft.
Die Luftzahl der Primärzone kann ohne weiteres auf 0,2 abgesenkt werden, wenn ausschließlich Sauerstoff in die Sekundärzone eingedüst wird. In der Regel wird man bei 0,5 bis 0,7 arbeiten. Die Gesamt-Luftzahl liegt vorzugsweise nah-stöchiometrisch bei 1,05 bis 1,2. Allerdings bietet die Erfindung die vorteilhafte Möglichkeit, eine Atmosphäre mit einstellbarem Sauerstoffgehalt zu erzeugen, und zwar durch entsprechende Wahl des Sauerstoff-Stickstoff-Verhältnisses des sekundären Sauerstoffträgergases .
Der Brenner für fluidförmige oder fluidisierbare, insbesondere gasförmige Brennstoffe, auf den sich die Erfindung ferner richtet, ist mit einem Flammenhalter und einer sich an den Flammenhalter anschließenden Brennkammer versehen, wobei der Flammenhalter mindestens eine Durchtrittsöffnung für den Brennstoff sowie mindestens eine Durchtrittsöffnung für ein primäres Sauerstoffträgergas aufweist. Dieser Brenner ist zur Lösung der gestellten Aufgabe erfindungsgemäß dadurch dadurch gekennzeichnet, daß die im Flammenhalter ausgebildete Durchtrittsöffnung für das primäre Sauerstoff- trägergas derart ausgerichtet ist, daß das primäre Sauerstoffträgergas drallfrei in die Brennkammer eintritt, und daß die Brennkammer stromab des Flammenhalters eine sprunghafte Querschnittserweiterung aufweist. Dieser Brenner gestattet es, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren diskutierten Vorteile zu erzielen. Er läßt sich in jeder Lage betreiben.
Bei der Durchtrittsöffnung für das primäre Sauerstoff- trägergas kann es sich beispielsweise um einen durchgehenden oder unterbrochenen Ringspalt handeln. Auch kommen beliebige Muster von Durchtrittsöffnungen in Frage, beispielsweise von Bohrungen oder Radialspalten. Wesentlich ist, daß die Durchtrittsöffnungen keinen Drall erzeugen. Vorzugsweise ist eine neben dem Brennkammerauslaß mündende Austrittsöffnung für ein im wesentlichen parallel zur Brennkammer ausretendes sekundäres Sauerstoffträgergas vorgesehen. Das Sauerstoffträgergas wird also an einer einzigen Stelle in die Verbrennungsprodukte der Primärzone eingelei- tet, und zwar erst hinter der Brennkammer. Es kommt also zu einer starken Verlangsamung der Verbrennungsreaktion. Ggf. kann die Sekundärzone ohne sichtbare Verbrennungsreaktion, also flammenlos arbeiten.
Wie erwähnt, kann die im Flammenhalter ausgebildete Durchtrittsöffnung für das primäre Sauerstoffträgergas grundsätzlich beliebig geformt sein, beispielsweise als ringförmiger Schlitz oder Muster von Bohrungen und/oder Schlitzen. Auch kann sie zur Achse der Brennkammer geneigt sein. Vorteilhafterweise ist sie axial ausgerichtet, wobei vorzugsweise eine Mehrzahl von zentral angeordneten, nach außen geneigten Duchtrittsöffnungen für den Brennstoff vorgesehen ist. Auf diese Weise wird mit einem Minimum an Mischenergie eine ausreichende Durchmischung erzielt.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, die sprunghafte Querschnittserweiterung der Brennkammer als umlaufende radiale Stufe auszubilden. Diese Stufe, die vorzugsweise scharfkantig ist, dient dazu, die Flamme ausreichend zu stabilisieren und am Flammenhalter zu fixieren. Die Stufe bewirkt eine Rezirkulation der Verbrennungsprodukte im Außenbereich der Brennkammer, wobei ggf. ein gewisser Anteil der Ofenatmosphäre in die Brennkammer eingesaugt werden kann.
Vorteilhafterweise verjüngt sich der Querschnitt der Brennkammer, und zwar ausgehend vom Flammenhalter zur sprunghaften Querschnittserweiterung hin und vorzugsweise auch ausgehend von der sprunghaften Querschnittserweiterung zum Brennkammerauslaß hin. Die Arbeitsweise kann sich also der eines Impulsbrenners annähern. Die Verjüngungen können bogenförmig verlaufen. Voreilhafter hingegen ist eine kegel- stumpfförmige Ausbildung.
Vorteilhafterweise ist die Brennkammer in einem keramischen Brennerstein ansgebildet, wobei dieser vorzugsweise einen im wesentlichen parallel zur Brennkammer verlaufenden Kanal für das sekundäre Sauerstoffträgergas aufweist . Alter- nativ dazu besteht die Möglichkeit, den Brennerstein in ein Gehäuse einzusetzen, welches von einem Kanal oder einer Lanze für das sekundäre Sauerstoffträgergas durchsetzt ist. Ferner kann der gesamte Brenner einteilig aus Keramik gefertigt werden. Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
Figur 1 einen Axialschnitt durch einen Brenner nach der Erfindung, der mit Erdgas betrieben wird. Der Brenner weist ein Gehäuse 1 auf, in welchem ein
Brennerstein 2 angeordnet ist. Letzterer bildet eine Brennkammer 3, die sich an einen Flammenhalter 4 anschließt.
Das Gehäuse 1 weist eine Luftführung 5 auf, die über Durchtrittsöffnungen 6 mit der Brennkammer 3 verbunden ist. Ferner enthält das Gehäuse 1 eine Gasführung 7, die über
Durchtrittsöffnungen 8 mit der Brennkammer 3 verbunden ist.
Wie dargestellt, sind die Durchtrittsöffnungen 6 axial ausgerichtet. Sie lassen also die Primärluft drallfrei in die Brennkammer 3 eintreten. Die Öffnungen 8 sind zentral im Flammenhalter 4 angeordnet und unter einem Winkel von 45° radial nach außen geneigt. Auch das Gas tritt also drallfrei in die Brennkammer 3 ein.
In der Brennkammer 3 kommt es folglich zu einer drall- freien Verbrennung, so daß sich eine lange, weiche Flamme mit langsamer Umsetzung ausbildet. Ein Abheben der Flamme wird durch eine umlaufende radiale Stufe 9 verhindert, die eine sprunghafte Querschnittserweiterung der Brennkammer 3 bildet. Da das Gas schräg in die Primärluft eintritt, kommt es bei geringer Mischenergie und dementsprechend geringem Druckverlust zu einer ausreichen intensiven Durchmischung.
Eine Lanze 10, die parallel zur Brennkammer 3 ausgerichtet ist, sorgt für die Zuführung eines sekundären Sauerstoffträgergases, bei dem es sich im vorliegenden Fall um Sauerstoff handelt. Die Austrittsöffnung 11 der Lanze 10 liegt auf der Höhe des Brennkammerauslasses. Die Einmischung des sekundären Sauerstoffträgergases in die Verbrennungprodukte der Primärzone erfolgt also an einer einzigen Stelle und im übrigen in seitlichem Abstand zum Brennkammerauslaß. Die Verbrennungsreaktion in der Sekundärzone läuft daher sehr langsam ab, was zu niedrigen NOx-Emissionen führt.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, teilt die umlaufende radiale Stufe 9, die im übrigen eine gewisse Rezirkulation bewirkt, die Brennkammer 3 in zwei Abschnitte, nämlich in einen ersten Abschnitt 12, der zwischen dem Flammenhalter 4 und der Stufe 9 liegt, und in einen zweiten Abschnitt 13, der sich von der Stufe 9 bis zum Brennkammeraustritt erstreckt. Beide Abschnitte sind in Strömungsrichtung kegel- stumpfförmig verjüngt, so daß also die Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsprodukte ein erstes Mal beim Passieren der Stufe 9 und ein zweites Mal am Brennkammeraustritt beschleunigt wird.
Die Brennkammer 3 wird, wie erwähnt von dem Brennerstein 2 gebildet, der auch, abweichend von der Darstellung nach Fig. 1, einen Kanal für das sekundäre Sauerstoffträgergas enthalten kann. Im Rahmen der Erfindung sind durchaus weitere Abwandlungsmöglichkeiten gegeben. So kann auf die konische Verjüngung in einem oder in beiden der Brennkammerabschnitte verzichtet werden. Ferner besteht die Möglichkeit, mit einer Mehrzahl von Lanzen für das sekundäre Sauerstoffträgergas zu arbeiten. Die Anzahl sollte allerdings begrenzt sein, um die Verbrennungsreaktion in der Sekundärzone nicht zu stark zu beschleunigen. Für den Flammenhalter kommen verschiedenste Varianten in Frage, was die Form der Durchtrittsöffnungen für die Primärluft und das Gas anbelangt. Wesentlich ist allerdings, daß die Primärzone drallfrei arbeitet. Anstelle einfacher Luft kann auch mit Sauerstoff angereicherte Luft in die Primärzone eingeblasen werden. Als sekundäres Sauerstoffträgergas hat sich reiner Sauerstoff oder Luft mit einem hohen Sauerstoffgehalt bewährt . Einfache Luft ist gleichermaßen einsetzbar, sofern es nicht darum geht, eine heiße Ofenatmosphäre mit hohem Sauerstoffgehalt zu erzeugen. Im übrigen stellt der Einsatz einer oder mehrerer Lanzen für das sekundäre Sauerstoffträgergas nur eine der konstruktiven Möglichkeiten zur Beschickung der Sekundärzone dar.
Wesentlich ist, daß das sekundäre Sauerstoffträgergas an einer Stelle oder höchstens an wenige Stellen in die Sekundärzone gelangt, und zwar in seitlichem Abstand zum Brennkammerauslaß. Insgesamt erlaubt die Erfindung eine Verbren- nung ohne Temperaturspitzen bei gleichmäßiger Verteilung der Flamme im Raum.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Verbrennen von fluidförmigem oder flui- disierbarem Brennstoff in einer unterstδchiometrischen Pri- märzone unter Zufuhr eines primären Sauerstoffträgergases und in einer anschließenden überstöchiometrischen Sekundärzone unter Zufuhr eines sekundären Sauerstoffträgergases,
dadurch gekennzeichnet,
daß das primäre Sauerstoffträgergas drallfrei in die Primärzone eingeführt wird und daß die Verbrennungsprodukte der Primärzone auf ihrem Weg zur Sekundärzone einer sprunghaften Querschnittserweiterung unterworfen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sekundäre Sauerstoffträgergas in ein bis drei Strahlen, vorzugsweise in einem einzigen Strahl, in die Sekundärzone eingeblasen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das sekundäre Sauerstoffträgergas in seitlichem Abstand von der Primärzone und im wesentlichen parallel zu deren Verbrennungsprodukten in die Sekundärzone eingeblasen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als sekundäres Sauerstoffträgergas Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff im Querstrom zum primären Sauerstoffträgergas, in die Primärzone eingeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als primäres Sauerstoffträgergas Luft verwendet wird.
7. Brenner für fluidförmige oder fluidisierbare Brennstoffe, mit einem Flammenhalter (4) , der mindestens eine Druchtrittsoffnung (8) für den Brennstoff sowie mindestens eine Durchtrittsöffnung (6) für ein primäres Sauerstoffträgergas aufweist, und mit einer sich an den Flammenhalter (4) anschließenden Brennkammer (3)
dadurch gekennzeichnet,
daß die im Flammenhalter (4) ausgebildet Durchtrittsöff- nung (6) für das primäre Sauerstoffträgergas derart ausgerichtet ist, daß das primäre Sauerstoffträgergas drallfrei in die Brennkammer (3) eintritt, und daß die Brennkammer (3) stromab des Flammenhalters (4) eine sprunghafte Querschnittserweiterung aufweist.
8.-Brenner nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine neben dem Brennkammerauslaß mündende Austrittsöffnung (11) für ein im wesentlichen parallel zur Brennkammer (3) austretendes sekundäres Sauerstoffträgergas .
9. Brenner nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die im Flammenhalter (4) ausgebildeten Durchtritts- Öffnungen (6) für das primäre Sauerstoffträgergas axial ausgerichtet sind.
10. Brenner nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Flammenhalter (4) eine Mehrzahl von zentral angeordneten Durchtrittsöffnungen (8) für den Brennstoff aufweist, die nach außen geneigt angeordnet sind.
11. Brenner nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die sprunghafte Querschnittserweiterung der Brennkammer (3) als umlaufende radiale Stufe (9) ausgebildet ist.
>
12. Brenner nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt der Brennkammer
(3) , ausgehend vom Flammenhalter (4) , zur sprunghaften Querschnittserweiterung hin verjüngt.
13. Brenner nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt der Brennkammer (3), ausgehend von der sprunghaften Querschnittserweiterung, zum Brennkammerauslaß hin verjüngt.
14. Brenner nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (3) in einem keramischen Brennerstein (14) ausgebildet ist.
15. Brenner nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Brennerstein (14) einen im wesentlichen parallel zur Brennkammer (3) verlaufenden Kanal für das sekundäre Sauerstoffträgergas aufweist.
PCT/EP2000/004959 1999-06-10 2000-05-31 Verfahren und vorrichtung zum verbrennen von brennstoff Ceased WO2000077449A1 (de)

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DE19926403A DE19926403A1 (de) 1999-06-10 1999-06-10 Verfahren und Vorrichtung zum Verbrennen von Brennstoff
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