WO2007090512A1 - Gasbrenner mit optimierter düsenanordnung - Google Patents

Gasbrenner mit optimierter düsenanordnung Download PDF

Info

Publication number
WO2007090512A1
WO2007090512A1 PCT/EP2007/000483 EP2007000483W WO2007090512A1 WO 2007090512 A1 WO2007090512 A1 WO 2007090512A1 EP 2007000483 W EP2007000483 W EP 2007000483W WO 2007090512 A1 WO2007090512 A1 WO 2007090512A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
nozzle
primary
gas burner
nozzles
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2007/000483
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Silke Wodberg
Evgeni Gorval
Joachim Johanning
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.)
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
Uhde GmbH
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 Uhde GmbH filed Critical Uhde GmbH
Priority to EP07702911A priority Critical patent/EP1979676B1/de
Priority to HK09108041.3A priority patent/HK1130875B/xx
Priority to JP2008552715A priority patent/JP2009525452A/ja
Priority to DK07702911.4T priority patent/DK1979676T3/da
Priority to DE502007003500T priority patent/DE502007003500D1/de
Priority to CN2007800043240A priority patent/CN101379346B/zh
Priority to US12/223,558 priority patent/US20090224208A1/en
Priority to AT07702911T priority patent/ATE465375T1/de
Priority to CA002637762A priority patent/CA2637762A1/en
Publication of WO2007090512A1 publication Critical patent/WO2007090512A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C6/00—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
    • F23C6/04—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
    • F23C6/045—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection with staged combustion in a single enclosure
    • F23C6/047—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection with staged combustion in a single enclosure with fuel supply in stages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details
    • F23D14/62—Mixing devices; Mixing tubes
    • F23D14/64—Mixing devices; Mixing tubes with injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details
    • F23D14/70—Baffles or like flow-disturbing devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/14—Special features of gas burners
    • F23D2900/14003—Special features of gas burners with more than one nozzle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/14—Special features of gas burners
    • F23D2900/14642—Special features of gas burners with jet mixers with more than one gas injection nozzles or orifices for a single mixing tube

Definitions

  • the invention is directed to a gas burner for combustion of fuel gases with oxygen comprising a Primärgasdüse and secondary gas nozzles, which are connected to a common central supply line.
  • a gas burner for combustion of fuel gases with oxygen comprising a Primärgasdüse and secondary gas nozzles, which are connected to a common central supply line.
  • the obliquely downward non-horizontal openings of the primary gas nozzle are aligned so that the gas jet is directed to a point of a center line between two secondary gas nozzles, and the center line is defined as an imaginary line parallel to the axis of rotation of the Primärgasdüse and centrally between two adjacent secondary gas nozzles runs.
  • stepped gas burner In the combustion of fuel gases or fuel gas mixtures, it is known in the art to use stepped gas burner.
  • the fuel gas is discharged via the primary gas nozzles in a first combustion step in the combustion chamber or furnace chamber, mixed with oxygen or an oxygen-containing gas and burned.
  • secondary gas nozzles are arranged downstream of the primary gas nozzles, which inject a further portion of fuel gas into the combustion chamber or furnace chamber and completely oxidize the oxidizable components in the gas mixture flowing past there. burn.
  • Such gas burners are, for example, industrially used in ceiling-fired synthesis gas ovens, for the production of H 2 and CO.
  • synthesis gas furnaces a multiplicity of reaction tubes filled with catalyst are passed through the furnace space fired from above.
  • the reaction tubes arranged in lanes are heated by a plurality of stepped gas burners which fire into the gap between the lanes.
  • the feed gas usually a lower hydrocarbon, such as methane, propane, butane or a mixture of these hydrocarbons. It is crucial that the reaction tubes are heated evenly. In regions of the catalyst-filled reaction tubes which are not heated to the required reaction temperature, no or reduced reaction takes place, whereby the total conversion of the synthesis process decreases. If local overheating occurs, there is a risk of material damage.
  • the object of the invention is thus to provide an improved method and a gas burner available, in which the reaction tubes are thermally stressed as evenly as possible.
  • a gas burner for combustion of fuel gases or fuel gas mixtures is disclosed together with oxygen or oxygen-containing gas mixtures comprising at least one primary gas nozzle and at least two secondary gas nozzles, which connected to a common central supply line.
  • the secondary gas nozzles are arranged substantially radially and symmetrically about the primary gas nozzle. Upstream of the primary gas nozzle at least one element for flow guidance is arranged.
  • the Primärgasdüse has a plurality of radially arranged openings, wherein a part number of the openings are formed as horizontal openings whose axes perpendicular to the axis of rotation of the Primärgasdüse lead through the wall of the Primärgasdüse and the other part number are formed as non-horizontal openings whose axes in the direction provided Main flow direction are inclined towards the axis of rotation of the primary gas nozzle.
  • axis of an opening always the perpendicular to the free cross-sectional area of this opening, regardless of whether it is a round or differently shaped cross-sectional area.
  • axis of an opening In the case of circular cross-sectional areas, it should also be understood, with regard to the position of this axis in the cross-sectional area, that this axis passes through the center and, in the case of non-circular cross-sectional areas, that the axis passes through the geometric center of this cross-sectional area.
  • Essential to the gas burner according to the invention is that the axes of each non-horizontal openings are directed to a point of a center line between two Sekundärgasdüsen, and the center line is defined as an imaginary line parallel to the axis of rotation of the Primärgasdüse and centrally between two adjacent Sekundärgasdüsen runs.
  • the number of non-horizontal openings is identical to the number of secondary gas nozzles.
  • An improved embodiment is that the secondary gas nozzles are arranged downstream of the primary gas nozzle.
  • the gas burner can be optimized by the primary gas nozzle having one or more vertical openings, so that in the installed state, the fuel gas can flow in the direction of the axis of rotation.
  • the gas burner head or the nozzle of the Primärgasdüse is a wearing part that needs to be changed regularly. Therefore, an optimized variant is that the primary gas burner, a releasable nozzle head is provided, in which the non-horizontal openings are introduced, and the nozzle head is shaped or constructive elements are provided thereon, the axis of each non-horizontal opening to a point of a Centerline is directed between two secondary gas nozzles. For this constructive determination of the openings in the primary gas nozzle to the position of the secondary gas nozzle, the person skilled in many ways are open.
  • the nozzle could be fixed by means of a flange on the central tube and the position of the holes prevents misplacement of the openings.
  • the gas burner head could be applied via a screw on the central tube and carried out by means of a spring-mounted ball, a Kontersplint or a lock screw fixing the final position.
  • Other design variants are also conceivable.
  • the gas burner can be further improved, in which an upstream of the primary gas nozzle arranged element for flow guidance directly applied to the nozzle head or is connected thereto.
  • the invention further comprises a reforming furnace for producing hydrogen and carbon monoxide-containing synthesis gas, in which the gas burner according to one of the preceding embodiments is used. Also included in the invention is a process for the production of hydrogen and carbon monoxide-containing synthesis gas, in which a reforming furnace is provided with a gas burner according to one of the aforementioned embodiments.
  • Fig. 1 and Fig. 2 shows an example of the gas burner according to the invention.
  • the invention is not limited to the embodiment shown.
  • Fig. 1 shows a sketch of the gas burner according to the invention and the arrangement of primary and secondary gas nozzles in a perspective view.
  • oxygen or an oxygen-containing gas mixture is passed via the channel 2.
  • central fuel gas line 3 From the centrally located in the burner channel 1 central fuel gas line 3 branch off four smaller fuel gas lines 4, which lead to the Sekundärgasdüsen 5.
  • These fuel gas lines 4 are arranged substantially symmetrically and lead radially from the central fuel gas line 3 to the outside and extend in a downward arc parallel to the wall of the burner channel 1 along, down.
  • the secondary gas nozzles are arranged.
  • a flow deflection 9 is arranged, which is formed in the present example as a screen.
  • Fig. 1 the center line 10 is shown, which was shown between two downwardly directed fuel gas lines 4 as a dashed line.
  • the center line 10 runs parallel to the central fuel gas line 3.
  • the solder on the openings of the non-horizontal openings is directed precisely to this center line 10.
  • This relationship has been outlined only for a non-horizontal opening 8, but applies to all other non-horizontal openings 8 in an analogous manner.
  • the flow direction of the fuel gas from the non-horizontal opening 8 is sketched by the dashed arrow 11.
  • Fig. 2 shows the detailed view of the Primärgasdüse in an enlargement and in section AA, in the region of Brock-Horizontalöffnu ⁇ ge ⁇ 8.
  • the gas burner jet which leaves the Primärgasdüse over the Horizo ⁇ talöffnu ⁇ gen 7, perpendicular to Rotation axis 12 of the central fuel gas line 3 is.
  • This gas burner jet is indicated by the dashed arrow 13.
  • dashed arrows 4 the direction of the gas burner gas is shown that are passed through the non-horizontal openings 8 in the burner channel 1.
  • FIG. 3 a shows the use of the gas burner according to the invention, as described in connection with FIGS. 1 and 2.
  • the distance from the primary gas nozzle in millimeters is plotted on the X-axis and the diagram areas represent areas with the same temperature.
  • the axis of the non-horizontal openings was directed to the secondary gas nozzles.
  • the temperature field of the comparative measurement showed areas that were hot above 2050 0 C and a region near the primary gas nozzle, in which only a temperature of about 600 0 C was reached, so a very incomplete combustion took place.
  • This problem was not to be expected as there is a highly turbulent flow state in the region of the primary gas nozzle and one has always assumed ideal mixing.
  • the consequence of this non-optimal combustion is an increased concentration of NO x , N 2 O and CO in the exhaust gas.
  • the temperature field of the device according to the invention was surprisingly homogeneous or evenly stepped, as can be seen in Fig. 3a. There are no overheating or areas with very bad combustion. This leads to an optimal heating of adjacent reaction tubes and to a more complete combustion.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gas Burners (AREA)
  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)

Abstract

Die Erfindung ist auf einen Gasbrenner zur Verbrennung von Brenngasen mit Sauerstoff gerichtet, der eine Primärgasdüse (6) und Sekundärgasdüsen (5) umfasst, die mit einer gemeinsamen zentralen Zuleitung (3) verbunden sind. Dabei sind die schräg nach unten gerichteten Nicht-Horizontalöffnungen (8) der Primärgasdüse so ausgerichtet, dass der Gasstrahl diese auf einen Punkt einer Mittellinie (10) zwischen jeweils zwei Sekundärgasdüsen gerichtet ist, und die Mittellinie definiert ist als gedachte Linie, die zur Rotationsachse der Primärgasdüse parallel und mittig zwischen zwei benachbarten Sekundärgasdüsen verläuft.

Description

Gasbrenner mit optimierter Düsenanordnung
[0001] Die Erfindung ist auf einen Gasbrenner zur Verbrennung von Brenngasen mit Sauerstoff gerichtet, der eine Primärgasdüse und Sekundärgasdüsen umfasst, die mit einer gemeinsamen zentralen Zuleitung verbunden sind. Dabei sind die schräg nach unten gerichteten Nicht-Horizontalöffnungen der Primärgasdüse so ausgerichtet, dass der Gasstrahl diese auf einen Punkt einer Mittellinie zwischen jeweils zwei Sekundärgasdüsen gerichtet ist, und die Mittellinie definiert ist als gedachte Linie, die zur Rotationsachse der Primärgasdüse parallel und mittig zwischen zwei benachbarten Sekundärgasdüsen verläuft.
[0002] Bei der Verbrennung von Brenngasen oder Brenngasgemischen ist es im Stand der Technik bekannt, gestufte Gasbrenner einzusetzen. Dabei wird das Brenngas über die Primärgasdüsen in einem ersten Verbrennungsschritt in den Brennschacht oder Ofenraum entlassen, mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff enthaltenden Gas gemischt und verbrannt. Um die Gasbestandteile, welche in der ersten Verbrennungsstufe nur unvollständig verbrannt wurden nach zu verbrennen, sind stromabwärts zu den Primärgasdüsen Sekundärgasdüsen angeordnet, die einen weiteren Anteil an Brenngas in den Brennschacht oder Ofenraum eindüsen und die oxidierbaren Anteile in dem dort vorbeiströmenden Gasgemisch vollständig oxidieren bzw. verbrennen.
[0003] Derartige Gasbrenner sind zum Beispiel industriell im Einsatz bei deckenbefeuerten Synthesegasöfen, zur Herstellung von H2 und CO. In diesen Synthesegasöfen werden eine Vielzahl mit Katalysator gefüllte Reaktionsrohre durch den von oben befeuerten Ofenraum geführt. Die in Gassen angeordneten Reaktionsrohre werden durch eine Vielzahl von gestuften Gasbrennern beheizt, die in den Gassenzwischenraum hineinfeuern. In den mit Katalysator gefüllten Reaktionsrohren strömt das Feedgas, in der Regel ein niedriger Kohlenwasserstoff, wie Methan, Propan, Butan oder ein Gemisch aus diesen Kohlenwasserstoffen. Hierbei ist es ganz entscheidend, dass die Reaktionsrohre gleichmäßig erwärmt werden. In Bereichen der mit Katalysator befüllten Reaktionsrohre, die nicht auf die erforderliche Reaktionstemperatur erhitzt werden, findet keine oder eine verminderte Umsetzung statt, wodurch der Gesamtumsatz des Syntheseverfahrens sinkt. Treten lokale Überhitzungen auf, besteht die Gefahr der Materialschädigung.
[0004] Nach wie vor sind in baugleichen Reaktionsrohren eines Synthesegasofens unterschiedliche Umsätze zu beobachten, obwohl in dem Bereich von Primärgasdüse und Sekundärgasdüse sehr hohe Reynoldszahlen vorliegen und somit ein hoch turbulenter Strömungszustand sicher gestellt ist. [0005] Aufgabe der Erfindung ist es somit ein verbessertes Verfahren und einen Gasbrenner zur Verfügung zu stellen, bei welchem die Reaktionsrohre möglichst gleichmäßig thermisch belastet werden.
[0006] Die Erfindung löst diese Aufgabe gemäß dem Hauptanspruch und den abhängigen Ansprüchen die verbesserte Ausführungen beanspruchen, indem ein Gasbrenner zur Verbrennung von Brenngasen oder Brenngasgemischen gemeinsam mit Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltende Gasgemische offenbart wird, der mindestens eine Primärgasdüse und mindestens zwei Sekundärgasdüsen umfasst, welche mit einer gemeinsamen zentralen Zuleitung verbunden sind. Die Sekundärgasdüsen sind dabei im Wesentlichen radial und symmetrisch um die Primärgasdüse angeordnet. Stromaufwärts zur Primärgasdüse ist mindestens ein Element zur Strömungsführung angeordnet. Die Primärgasdüse weist eine Vielzahl radial angeordneter Öffnungen auf, wobei eine Teilzahl der Öffnungen als Horizontalöffnungen ausgebildet sind, deren Achsen lotrecht zur Rotationsachse der Primärgasdüse durch die Wand der Primärgasdüse führen und die andere Teilzahl als Nicht- Horizontalöffnungen ausgebildet sind, deren Achsen in Richtung der vorgesehenen Hauptströmungsrichtung hin zur Rotationsachse der Primärgasdüse geneigt sind. ■
[0007] Dabei soll nachfolgend unter "Achse einer Öffnung" immer die Lotrechte auf der freien Querschnittsfläche dieser Öffnung verstanden werden, unabhängig davon, ob es sich um eine runde oder anders geformte Querschnittsfläche handelt. Bei runden Querschnittsflächen soll weiterhin hinsichtlich der Position dieser Achse in der Querschnittsfläche verstanden werden, dass diese Achse durch den Mittelpunkt und bei nicht runden Querschnittsflächen, dass die Achse durch den geometrischen Mittelpunkt dieser Querschnittsfläche verläuft.
[0008] Wesentlich an dem erfindungsgemäßen Gasbrenner ist, dass die Achsen jeder Nicht- Horizontalöffnungen auf einen Punkt einer Mittellinie zwischen jeweils zwei Sekundärgasdüsen gerichtet sind, und die Mittellinie definiert ist als gedachte Linie, die zur Rotationsachse der Primärgasdüse parallel und mittig zwischen zwei benachbarten Sekundärgasdüsen verläuft. Dabei ist idealerweise die Anzahl der Nicht-Horizontalöffnungen mit der Anzahl der Sekundärgasdüsen identisch. Eine verbesserte Ausführungsform besteht darin, dass die Sekundärgasdüsen stromabwärts zur Primärgasdüse angeordnet sind.
[0009] Der Gasbrenner kann optimiert werden, indem die Primärgasdüse eine oder mehrere Vertikalöffnungen aufweist, so dass im eingebauten Zustand das Brenngas in Richtung der Rotationsachse ausströmen kann. [0010] Der Gasbrennerkopf beziehungsweise die Düse der Primärgasdüse ist ein Verschleißteil, das regelmäßig gewechselt werden muss. Daher besteht eine optimierte Variante darin, dass am Primärgasbrenner ein lösbarer Düsenkopf vorgesehen wird, in welchen die Nicht-Horizontalöffnungen eingebracht sind, und der Düsenkopf derart geformt ist oder konstruktive Elemente an diesem vorgesehen sind, das die Achse jeder Nicht- Horizontalöffnung auf einen Punkt einer Mittellinie zwischen zwei Sekundärgasdüsen gerichtet ist. Für diese konstruktive Festlegung der Öffnungen in der Primärgasdüse zu der Position der Sekundärgasdüse, stehen dem Fachmann sehr viele Möglichkeiten offen. Hier könnte am Zentralrohr die Düse mittels eines Flansches fixiert werden und die Position der Bohrungen verhindert eine Fehllage der Öffnungen. Weiterhin könnte der Gasbrennerkopf über eine Verschraubung auf das Zentralrohr aufgebracht werden und mittels einer federnd gelagerten Kugel, einem Kontersplint oder einer Konterschraube die Festlegung der Endposition erfolgen. Weitere konstruktive Varianten sind ebenso denkbar.
[0011] Der Gasbrenner kann weiter verbessert werden, in dem ein stromaufwärts zur Primärgasdüse angeordnetes Element zur Strömungsführung direkt am Düsenkopfes anliegt oder mit diesem verbunden ist.
[0012] Von der Erfindung ist weiterhin ein Reformierofen zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenmonoxyd enthaltendem Synthesegas umfasst, bei welchem der Gasbrenner gemäß einem der vorstehenden Ausführungsvarianten zum Einsatz kommt. Ebenfalls ist von der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenmonoxyd enthaltendem Synthesegas umfasst, bei dem ein Reformierofen mit einem Gasbrenner gemäß einer der vorgenannten Ausführungsvarianten vorgesehen wird.
[0013] Fig. 1 und Fig. 2 zeigt beispielhaft den erfindungsgemäßen Gasbrenner. Dabei ist die Erfindung nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt. Fig. 1 zeigt skizzenhaft den erfindungsgemäßen Gasbrenner und die Anordnung von Primär- und Sekundärgasdüsen in einer perspektivischen Ansicht. In dem Brennerkanal 1 wird über den Kanal 2 Sauerstoff oder ein Sauerstoff enthaltendes Gasgemisch geleitet. Von der im Brennerkanal 1 mittig angeordneten zentralen Brenngasleitung 3 zweigen vier kleinere Brenngasleitungen 4 ab, die zu den Sekundärgasdüsen 5 führen. Diese Brenngasleitungen 4 sind im Wesentlichen symmetrisch angeordnet und führen radial von der zentralen Brenngasleitung 3 nach außen und verlaufen nach einem abwärts gerichteten Bogen parallel an der Wand des Brennerkanals 1 entlang, nach unten. Am Ende dieser vier Brenngasleitungen sind die Sekundärgasdüsen angeordnet.
[0014] Ohne wesentliche Umlenkung führt die zentrale Brenngasleitung 3 zur Primärgasdüse 6. In Fig. 1 angedeutet und in Fig. 2 im Detail zu erkennen, sind umlaufend auf der Primärgasdüse die Horizontalöffnungen 7 zu erkennen und die nach unten weisenden Nicht-Horizontalöffnungen 8. Oberhalb der Primärgasdüse 6, ist eine Strömungsumlenkung 9 angeordnet, die in dem vorliegenden Beispiel als Schirm geformt ist.
[0015] Weiterhin ist in Fig. 1 die Mittellinie 10 gezeigt, die zwischen zwei nach unten gerichteten Brenngasleitungen 4 als gestrichelte Linie dargestellt wurde. Die Mittellinie 10 verläuft parallel zur zentralen Brenngasleitung 3. Das Lot auf den Öffnungen der Nicht- Horizontalöffnungen ist genau auf diese Mittellinie 10 gerichtet. Dieser Zusammenhang wurde nur für eine Nicht-Horizontalöffnung 8 skizziert, gilt aber für alle anderen Nicht- Horizontalöffnungen 8 in analoger Weise. Die Strömungsrichtung des Brenngases aus der Nicht-Horizontalöffnung 8 ist durch den gestrichelten Pfeil 11 skizziert.
[0016] Fig. 2 zeigt die Detailansicht der Primärgasdüse in einer Vergrößerung und im Schnitt AA, im Bereich der Nicht-Horizontalöffnuπgeπ 8. In der oberen Ansicht ist zu erkennen, dass der Gasbrennerstrahl, der die Primärgasdüse über die Horizoπtalöffnuπgen 7 verlässt, rechtwinklig zur Rotationsachse 12 der zentralen Brenngasleitung 3 steht. Dieser Gasbrennerstrahl ist durch den gestrichelten Pfeil 13 angedeutet. Ebenfalls mittels gestrichelter Pfeile 4 ist die Richtung des Gasbrennergases dargestellt, dass über die Nicht- Horizontalöffnungen 8 in den Brennerkanal 1 geleitet werden.
[0017] Mittels einer Simulationsrechnung wurde der Temperaturverlauf im Bereich der Primärgasdüse ermittelt. Fig. 3a zeigt den Einsatz des erfindungsgemäßen Gasbrenners, wie er im Zusammenhang mit Fig. 1 und Fig. 2 beschrieben wurde. Auf der X-Achse ist der Abstand von der Primärgasdüse in Millimetern aufgetragen und die Diagrammflächen stehen für Bereiche mit gleicher Temperatur.
[0018] Im in Fig. 3b gezeigten Vergleichsbeispiel wurde die Achse der Nicht- Horizontalöffnungen auf die Sekundärgasdüsen gerichtet. Es zeigte sich ein überraschend ausgeprägter Unterschied zwischen dem Vergleichsbeispiel und der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das Temperaturfeld der Vergleichsmessung zeigte Bereiche, die über 20500C heiß wurden und einen Bereich nahe der Primärgasdüse, in welchem nur eine Temperatur von ca. 6000C erreicht wurde, also eine sehr unvollständige Verbrennung stattfand. Dieses Problem war so nicht zu erwarten, da im Bereich der Primärgasdüse ein hochturbulenter Strömungszustand vorliegt und man immer von einer idealen Durchmischung ausgegangen ist. Neben den vorgenannten Auswirkungen auf gegebenenfalls benachbarte Reaktionsrohre, ist die Folge dieser nicht optimalen Verbrennung eine erhöhte Konzentration von NOx, N2O und CO im Abgas. [0019] Das Temperaturfeld der erfindungsgemäßen Vorrichtung war hingegen überraschend homogen beziehungsweise gleichmäßig gestuft, wie in Fig. 3a zu erkennen ist. Es treten keine Überhitzungen oder Bereiche mit sehr schlechter Verbrennung auf. Diese führt zu einer optimalen Erwärmung benachbarter Reaktionsrohre und zu einer vollständigeren Verbrennung.

Claims

Patentansprüche
1 Gasbrenner zur Verbrennung von Brenngasen oder Brenngasgemischen gemeinsam mit Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltende Gasgemische, umfassend mindestens eine Primärgasdüse und mindestens zwei Sekundärgasdüsen, welche mit einer gemeinsamen zentralen Zuleitung verbunden sind, wobei die Sekundärgasdüsen im Wesentlichen radial und symmetrisch um die Primärgasdüse angeordnet sind, und weiterhin stromaufwärts zur Primärgasdüse mindestens ein Element zur Strömungsführung angeordnet ist, und die Primärgasdüse eine Vielzahl radial angeordneter Öffnungen aufweist, wobei eine Teilzahl der Öffnungen als Horizontalöffnungen ausgebildet sind, deren Achsen lotrecht zur Rotationsachse der Primärgasdüse durch die Wand der Primärgasdüse führen und die andere Teilzahl als Nicht-Horizontalöffnungen ausgebildet sind, deren Achsen in Richtung der vorgesehenen Hauptströmungsrichtung hin zur Rotationsachse der Primärgasdüse geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse jeder Nicht-Horizontalöffnung auf einen Punkt einer Mittellinie zwischen jeweils zwei Sekundärgasdüsen gerichtet ist, und die Mittellinie definiert ist als gedachte Linie, die zur Rotationsachse der Primärgasdüse parallel und mittig zwischen zwei benachbarten Sekundärgasdüsen verläuft. Gasbrenner gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Nicht-Horizontalöffnungen mit der Anzahl der Sekundärgasdüsen identisch ist. Gasbrenner gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärgasdüse eine oder mehrere Vertikalöffnungen aufweist. Gasbrenner gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärgasdüsen stromabwärts zur Primärgasdüse angeordnet sind. Gasbrenner gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärgasbrenner einen lösbaren Düsenkopf aufweist, in welchem die Nicht- Horizontalöffnungen eingebracht sind, und der Düsenkopf derart geformt ist oder konstruktive Elemente an diesem vorgesehen sind, dass die Achse jeder Nicht- Horizontalöffnung auf einen Punkt einer Mittellinie zwischen zwei Sekundärgasdüsen gerichtet ist. Gasbrenner gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkopf auf die Brenngasleitung aufgeschraubt werden kann. Gasbrenner gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wand des Düsenkopfes und die zuführende Brenngasleitung mindestens eine Bohrung verläuft, in welche eine Konterschraube oder ein Splint eingefügt werden kann. Gasbrenner gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkopf mittels Flanschverbindung an dem Ende der Brenngasleitung befestigt wird. Gasbrenner gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das stromaufwärts zur Primärgasdüse angeordnete Element zur Strömungsführung direkt am Düsenkopf anliegt oder mit diesem verbunden ist. Reformierofen zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenmonoxyd enthaltendem Synthesegas, dadurch gekennzeichnet, dass
Gasbrenner gemäß einem der vorstehenden Ansprüche vorgesehen werden. Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenmonoxyd enthaltendem Synthesegas, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reformierofen mit Gasbrenner gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 8 vorgesehen wird.
PCT/EP2007/000483 2006-02-03 2007-01-20 Gasbrenner mit optimierter düsenanordnung Ceased WO2007090512A1 (de)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07702911A EP1979676B1 (de) 2006-02-03 2007-01-20 Gasbrenner mit optimierter düsenanordnung
HK09108041.3A HK1130875B (en) 2006-02-03 2007-01-20 Gas burner with optimized nozzle arrangement
JP2008552715A JP2009525452A (ja) 2006-02-03 2007-01-20 最適化されたノズルを備えたガスバーナ
DK07702911.4T DK1979676T3 (da) 2006-02-03 2007-01-20 Gasbrænder med optimeret dyseanordning
DE502007003500T DE502007003500D1 (de) 2006-02-03 2007-01-20 Gasbrenner mit optimierter düsenanordnung
CN2007800043240A CN101379346B (zh) 2006-02-03 2007-01-20 包括优化的喷嘴布置的气体燃烧器
US12/223,558 US20090224208A1 (en) 2006-02-03 2007-01-20 Gas Burner With Optimized Nozzle Arrangement
AT07702911T ATE465375T1 (de) 2006-02-03 2007-01-20 Gasbrenner mit optimierter düsenanordnung
CA002637762A CA2637762A1 (en) 2006-02-03 2007-01-20 Gas burner with optimized nozzle arrangement

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006005386A DE102006005386B4 (de) 2006-02-03 2006-02-03 Gasbrenner mit optimierter Düsenanordnung
DE102006005386.9 2006-02-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007090512A1 true WO2007090512A1 (de) 2007-08-16

Family

ID=37943811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2007/000483 Ceased WO2007090512A1 (de) 2006-02-03 2007-01-20 Gasbrenner mit optimierter düsenanordnung

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20090224208A1 (de)
EP (1) EP1979676B1 (de)
JP (1) JP2009525452A (de)
CN (1) CN101379346B (de)
AT (1) ATE465375T1 (de)
CA (1) CA2637762A1 (de)
DE (2) DE102006005386B4 (de)
DK (1) DK1979676T3 (de)
ES (1) ES2344370T3 (de)
RU (1) RU2008135671A (de)
WO (1) WO2007090512A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2085696A1 (de) * 2008-01-31 2009-08-05 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Brenner
EP2218965A1 (de) * 2009-02-16 2010-08-18 Total Petrochemicals Research Feluy Brenner mit niedrigen NOx-Werten
DE102012017785A1 (de) * 2012-09-10 2014-03-13 Thyssenkrupp Uhde Gmbh Beladevorrichtung
US12158268B2 (en) 2021-06-08 2024-12-03 Forney Corporation High-capacity igniter

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1613611A (en) * 1926-09-09 1927-01-11 Cleveland Gas Burner & Applian Gas burner
CH298314A (fr) * 1950-01-23 1954-04-30 Bataafsche Petroleum Brûleur à gaz.
DE9314300U1 (de) * 1992-09-24 1993-10-28 Joh. Vaillant Gmbh U. Co, 42859 Remscheid Düsenplatte
US5551869A (en) * 1995-03-07 1996-09-03 Brais, Martres Et Associes Inc. Gas staged burner
FR2788112A1 (fr) * 1998-12-30 2000-07-07 Total Raffinage Distribution Appareil de type torchere et procede pour la combustion de gaz

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1696196A (en) * 1922-04-21 1928-12-25 James H Gray Liquid-fuel burner
US1952356A (en) * 1930-08-22 1934-03-27 Foundry Equipment Company Gas burner
US1960609A (en) * 1932-04-04 1934-05-29 Nels E Werner Cross flame gas burner
US2365945A (en) * 1942-03-07 1944-12-26 Nat Airoil Burner Company Inc Flame retention nozzle
US2614619A (en) * 1947-10-22 1952-10-21 Selas Corp Of America Burner and nozzle tip for projecting hot products of combustion
US2805710A (en) * 1951-03-13 1957-09-10 Brumbaugh Isaac Vernon Gas burner
US2817397A (en) * 1951-04-10 1957-12-24 Brumbaugh Isaac Vernon Gas burner head having ribbed cap member provided with peripherally drilled ports
DE19626240A1 (de) * 1996-06-29 1998-01-02 Abb Research Ltd Vormischbrenner und Verfahren zum Betrieb des Brenners
DE19854382B4 (de) * 1998-11-25 2009-01-02 Alstom Verfahren und Vorrichtung zur Zerstäubung flüssigen Brennstoffs für eine Feuerungsanlage

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1613611A (en) * 1926-09-09 1927-01-11 Cleveland Gas Burner & Applian Gas burner
CH298314A (fr) * 1950-01-23 1954-04-30 Bataafsche Petroleum Brûleur à gaz.
DE9314300U1 (de) * 1992-09-24 1993-10-28 Joh. Vaillant Gmbh U. Co, 42859 Remscheid Düsenplatte
US5551869A (en) * 1995-03-07 1996-09-03 Brais, Martres Et Associes Inc. Gas staged burner
FR2788112A1 (fr) * 1998-12-30 2000-07-07 Total Raffinage Distribution Appareil de type torchere et procede pour la combustion de gaz

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006005386A1 (de) 2007-08-16
EP1979676B1 (de) 2010-04-21
CN101379346A (zh) 2009-03-04
JP2009525452A (ja) 2009-07-09
CN101379346B (zh) 2012-06-27
DE102006005386B4 (de) 2009-04-09
DE502007003500D1 (de) 2010-06-02
CA2637762A1 (en) 2007-08-16
ATE465375T1 (de) 2010-05-15
DK1979676T3 (da) 2010-07-26
US20090224208A1 (en) 2009-09-10
RU2008135671A (ru) 2010-03-10
ES2344370T3 (es) 2010-08-25
HK1130875A1 (en) 2010-01-08
EP1979676A1 (de) 2008-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2323382C3 (de) Brenner für Schwefelwasserstoffgas
DE102012100468B4 (de) Brennkammer für die emissionsarme Verbrennung von mehreren vorgemischten reformierten Brennstoffen und verwandtes Verfahren
WO2005095856A1 (de) Katalytischer reaktor und verfahren zur verbrennung von brennstoff-luft-gemischen mittels eines katalytischen reaktors
DE60120674T2 (de) Geschraubtes heizschild für die vorderseite einer brennerdüse
DE10217913A1 (de) Brennkammer mit flammenloser Oxidation
EP2202460B1 (de) Flachflammenbrenner und Verfahren zum Betreiben eines Flachflammenbrenners
EP1979676B1 (de) Gasbrenner mit optimierter düsenanordnung
CH680084A5 (de)
EP0849451A2 (de) Verfahren zur Verbrennungsstabilisierung bei einem Gasturbinenkraftwerk
DD251476A3 (de) Kohlenstaubbrenner
DE102013100225A1 (de) System für Brennstoffeinspritzung zur Vergasung
DE60113792T2 (de) Drallbrenner
DE112015004429T5 (de) Kraft-bzw. Brennstoffeinspritzdüse und Gasturbine
WO2010124671A1 (de) Verfahren zum herstellen von prozessgas für das claus-verfahren
DE102007043383A1 (de) Treibstoffeinspritzdüse mit verteilten Strahlen
EP2252567B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur thermischen partiellen oxidation von kohlenwasserstoffen
EP3177743B1 (de) Brenner-lanzen-einheit
EP3038742B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum herstellen von acetylen und synthesegas
DE2616085A1 (de) Mit waerme arbeitender reformierofen und diesen enthaltendes reformiersystem
EP2846091B1 (de) Oxy-gas burner with incandescent ignition
EP2151630B1 (de) Swirler
DE102009001045A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur thermischen partiellen Oxidation von Kohlenwasserstoffen
DE1468356A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur partiellen Verbrennung eines paraffinischen Kohlenwasserstoffes zur Bildung von Acetylen
EP1555484B1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Gasturbinen-Brennkammer
WO2016192833A1 (de) Prozessbrenner und verfahren zum betreiben eines reaktors mit einem prozessbrenner

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007702911

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2637762

Country of ref document: CA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008552715

Country of ref document: JP

Ref document number: 200780004324.0

Country of ref document: CN

Ref document number: 4057/CHENP/2008

Country of ref document: IN

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2008135671

Country of ref document: RU

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12223558

Country of ref document: US