DE19860308A1 - Process for evaluating a fuel during processing comprises contacting the fuel with an oxidizer in a reaction chamber and adjusting the residence time in the chamber with limited removal of heat - Google Patents
Process for evaluating a fuel during processing comprises contacting the fuel with an oxidizer in a reaction chamber and adjusting the residence time in the chamber with limited removal of heatInfo
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Abstract
Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Verwertung eines Brennstoffes, ein Produkt erhältlich gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, Verwendung des Produktes sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Gemisches zur Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren.The present invention relates to a method for recycling a Fuel, a product obtainable by the process according to the invention, Use of the product and a device for producing a mixture for use in the method according to the invention.
Bei Anlagen, die einen Verdampfungsprozeß für Brennstoffe, insbesondere flüssige Brennstoffe, wie Öl, beinhalten, besteht zum einen die Gefahr von Ablagerungen im Verdampferbereich durch Crackreaktionen und zum anderen liegt das Siedeende des flüssigen Brennstoffes je nach Zusammensetzung oberhalb der Selbstzündtemperatur.In plants that have an evaporation process for fuels, especially liquid ones Fuels such as oil contain, on the one hand, the risk of deposits in the Evaporator area by cracking reactions and on the other hand is the boiling point of the liquid fuel depending on the composition above the autoignition temperature.
Das der Erfindung zugrundeliegende technische Problem besteht darin, die angesprochenen Nachteile im Stand der Technik zu überwinden.The technical problem underlying the invention is that to overcome the disadvantages mentioned in the prior art.
Gelöst wird das technische Problem durch ein Verfahren zur Verwertung eines
Brennstoffes, der eine Ausgangssiedetemperatur oder einen Ausgangssiede
temperatubereich aufweist, wobei
The technical problem is solved by a method for recycling a fuel which has an initial boiling temperature or an initial boiling temperature range, whereby
- a) der Brennstoff mit mindestens einem Oxidator durch Einstellen von Zustands- und Prozeßparametern so in Kontakt gebracht wird, daß exotherme Vorreaktionen in Form einer Kalten Flamme initiiert werden, die auch bei homogener Mischung von Brennstoff und Oxidator nur einen Teilumsatz des Brennstoffs und des Oxidators bewirken, unda) the fuel with at least one oxidizer by adjusting Condition and process parameters are brought into contact so that exothermic Prereactions in the form of a cold flame are initiated, which also include homogeneous mixture of fuel and oxidizer only a partial conversion of the Cause fuel and oxidizer, and
- b) durch Einstellung von Zustands- und Prozeßparametern eine kinetische Reaktionshemmung der Weiterreaktion des bei der Kalten Flamme entstandenen, oxidierbaren Gemisches eintritt, wodurch eine Selbstzündung desselben verhindert wird.b) a kinetic by setting state and process parameters Reaction inhibition of the further reaction of the cold flame resulting, oxidizable mixture occurs, which causes self-ignition the same is prevented.
Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt das Phänomen der Kalten Flamme. Es handelt sich bei den Kalten Flammen um exotherme Reaktionen des insbesondere flüssigen Brennstoffes bei Anwesenheit eines Oxidators, die zu einer spontanen Temperaturerhöhung von bis zu 200 K führen. Wird beispielsweise Öl als Brennstoff eingesetzt, bildet die Kalte Flamme ein Gemisch aus Ketonen, Aldehyden und anderen Verbindungen. Die Temperaturerhöhung setzt zum Beispiel bei Heizöl EL bei einer Temperatur (im folgenden Starttemperatur genannt) von etwa 300°C ein. Als Brennstoffe kommen im wesentlichen Kohlenwasserstoffe, Gemische von Kohlenwasserstoffen mit nicht Kohlenwasserstoffen, in Form von Emulsionen und/oder Suspensionen mit in Kohlenwasserstoff im wesentlichen unlöslichen Flüssigkeiten, insbesondere Wasser im Gemisch mit Ammoniak, Schwefelwasserstoff und/oder Alkanolen, insbesondere C1-C4-Alkanolen in Frage.The method according to the invention uses the phenomenon of the cold flame. The cold flames are exothermic reactions of the liquid fuel in particular in the presence of an oxidizer, which lead to a spontaneous temperature increase of up to 200 K. If, for example, oil is used as fuel, the cold flame forms a mixture of ketones, aldehydes and other compounds. The increase in temperature begins, for example, with heating oil EL at a temperature (hereinafter called the start temperature) of approximately 300 ° C. The fuels used are essentially hydrocarbons, mixtures of hydrocarbons with non-hydrocarbons, in the form of emulsions and / or suspensions with liquids which are essentially insoluble in hydrocarbons, in particular water in a mixture with ammonia, hydrogen sulfide and / or alkanols, in particular C 1 -C 4 - Alkanols in question.
Der Oxidator ist eine Substanz oder ein Substanzgemisch, das gegenüber dem insbesondere flüssigen Brennstoff ein höheres chemisches Oxidationspotential besitzt. Vorzugsweise werden Sauerstoff, Ozon, Luft, Abgase aus über stöchiometrischer Verbrennung, eine Sauerstoff enthaltende Verbindung, wie Peroxide enthaltende Verbindung, Schwefeloxide, Stickoxide (NyO oder NOx) oder Gemische davon eingesetzt. In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Starttemperatur der exothermen Vorreaktion durch Druckerniedrigung des Gemisches von Oxidator und insbesondere flüssigem Brennstoff, durch Rezirkulation des Gemisches der Stufe (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder Zugabe eines Katalysators gesenkt. Bei der Rezirkulation von Vorreaktionsprodukten, also der Kalten Flamme in die Verdampfungszone, gelingt es die Starttemperatur der Kalten Flamme zu senken. Der insbesondere flüssige Brennstoff wird in einem Gemisch aus Luft und Produkten der Kalten Flamme einem Phasenwechsel unterworfen. Die Temperatur des Gemisches aus insbesondere flüssigem Brennstoff, Oxidator und Produkten der exothermen Vorreaktionen in Form einer Kalten Flamme, erhöht sich je nach Randbedingung durch die Kalten Flammen auf etwa 460 bis 500°C, beim Einsatz von Öl als flüssigen Brennstoff. Diese Temperatur ist weitgehend unabhängig von dem Luftverhältnis und der Anfangstemperatur des Gemisches. Die Anfangstemperatur ist die Temperatur, bei der der insbesondere flüssige Brennstoff mit dem Oxidator in Kontakt gebracht wird. Es liegt eine reaktionskinetische Hemmung vor, die einen weiteren Temperaturanstieg mit folgender Selbstzündung des Gemisches, verhindert. Dies führt bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einem stabilen und selbstregelndem Betrieb des Verdampfers.The oxidizer is a substance or a mixture of substances that has a higher chemical oxidation potential than the liquid fuel in particular. Oxygen, ozone, air, exhaust gases from stoichiometric combustion, an oxygen-containing compound such as a compound containing peroxides, sulfur oxides, nitrogen oxides (N y O or NO x ) or mixtures thereof are preferably used. In an advantageous embodiment of the process according to the invention, the starting temperature of the exothermic pre-reaction is reduced by lowering the pressure of the mixture of oxidizer and in particular liquid fuel, by recirculating the mixture from stage (b) of the process according to the invention and / or adding a catalyst. When pre-reaction products, i.e. the cold flame, are recirculated into the evaporation zone, the starting temperature of the cold flame can be reduced. The liquid fuel in particular is subjected to a phase change in a mixture of air and products of the cold flame. The temperature of the mixture of in particular liquid fuel, oxidizer and products of the exothermic pre-reactions in the form of a cold flame increases depending on the boundary conditions due to the cold flames to about 460 to 500 ° C when using oil as a liquid fuel. This temperature is largely independent of the air ratio and the initial temperature of the mixture. The initial temperature is the temperature at which the liquid fuel, in particular, is brought into contact with the oxidizer. There is a reaction kinetic inhibition that prevents a further rise in temperature with subsequent self-ignition of the mixture. When using the method according to the invention, this leads to stable and self-regulating operation of the evaporator.
Die freigewordene Energie der exothermen Reaktion der Kalten Flamme unterstützt die Verdampfung und erzeugt ein Gasgemisch, das insbesondere bei überstöchiometrischen Bedingungen (d. h. Luftverhältnis λ < 1) keine Selbstzündungseffekte zeigt. Dabei ist das Luftverhältnis λ das Verhältnis von zugeführter Luftmenge zur Mindestlufimenge bei vollständiger Verbrennung des insbesondere flüssigen Brennstoffes, in diesem Falle Öl. Bei Luftverhältnissen λ ≦ 1 ist bei geeigneten Randbedingungen, z. B. bei n-Heptan ein Starttemperatur von T < 320°C ebenfalls ein Betrieb ohne Selbstzündung möglich. Somit kann das Gasgemisch ohne Selbstzündung in nachfolgende Prozeßzonen transportiert werden.The released energy supports the exothermic reaction of the cold flame the evaporation and produces a gas mixture that is particularly useful in overstoichiometric conditions (i.e. air ratio λ <1) none Autoignition shows. The air ratio λ is the ratio of Air volume supplied to the minimum air volume when the especially liquid fuel, in this case oil. With air conditions λ ≦ 1 is with suitable boundary conditions, e.g. B. with n-heptane a starting temperature of T <320 ° C also operation without auto-ignition possible. So that can Gas mixture can be transported to subsequent process zones without auto-ignition.
Vorzugsweise wird der insbesondere flüssige Brennstoff, mindestens teilweise verdampft und/oder vernebelt, der Reaktion der Stufe (a) zugeführt. The liquid fuel, in particular, is preferably at least partially evaporated and / or atomized, fed to the reaction of step (a).
Die zum Phasenwechsel flüssig/gasförmig notwendige Energie wird vorzugsweise aus der Reaktionswärme der Kalten Flamme gemäß Stufe (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder durch Einkopplung von Energie aus einem nachgeschalteten Prozeß bezogen. Bei Bedarf wird vor dem Start des Verdampfungsprozesses eine Temperatur eingestellt, die ein Entstehen der Kalten Flamme ermöglicht. Diese Anfangstemperatur des Verdampfers ist je nach Ausführungsform unterschiedlich und liegt typischerweise in einem Bereich von 400 bis 600°C bei Verdampfung von flüssigen Brennstoffen, insbesondere Kohlenwasserstoffen oder Kohlenwasserstoffgemischen. Durch die exotherme Vorreaktion der Stufe (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens können insbesondere Gemische entstehen, die bei einem niedrigeren Temperaturbereich kondensieren als demjenigen, der dem Ausgangssiedetemperaturbereich des insbesondere flüssigen Brennstoffs entspricht.The energy required for the liquid / gaseous phase change is preferred from the heat of reaction of the cold flame according to stage (a) of the inventive method and / or by coupling energy from a downstream process related. If necessary, before the start of the Evaporation process set a temperature that prevents the cold Allows flame. This initial temperature of the evaporator depends on Embodiment different and is typically in a range of 400 to 600 ° C in the evaporation of liquid fuels, in particular Hydrocarbons or hydrocarbon mixtures. Due to the exothermic Pre-reaction of stage (a) of the process according to the invention can in particular Mixtures are formed that condense at a lower temperature range than that of the initial boiling temperature range of the particular liquid Corresponds to fuel.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhafterweise eingesetzt zur Aufbereitung und/oder Veredelung von Brennstoffen, insbesondere in Raffinerien, der Synthesegasherstellung, der Schutzgasherstellung, zur Bereitstellung von gasförmigen Brennstoffen für Brennstoffzellen, zur Verbrennung in Verbrennungskraftmaschinen und/oder Feuerungsanlagen, zur Trennung von Stoffströmen von Begleitstoffen und ähnlichem. Der Einsatz flüssiger Kohlenwasserstoffe als Brennstoff für Brennstoffzellen erfordert eine technisch aufwendige Umwandlung der Einsatzstoffe in ein Brennstoffezellen geeignetes Brenngas. Verfahren, die im großtechnischen Maßstab etabliert sind, lassen sich auf die für Brennstoffzellen relevanten Leistungsbereiche nicht problemlos dimensionieren. Insbesondere ergeben sich Schwierigkeiten bei der Verdampfung und Molekülkettenverkleinerung der flüssigen Kohlenwasserstoffe, die zu unerwünschten Nebenreaktionen, z. B. Rußentstehung, führen. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Aufbereitung flüssiger Kohlenwasserstoffe in ein für Brennstoffzellen geeignetes Brenngas. Hierbei wird das Phänomen der Kalten Flamme genutzt, um die genannten Probleme zu beseitigen. Die Kalte Flamme wird hier bei einem Gasaufbereitungsprozeß, der beispielhaft durch eine partielle Oxidation mit anschließender Shiftgasstufe ausgeführt wird, vorgeschaltet. Die durch die Kalte Flamme freigewordene Reaktionswärme, bewirkt durch die exothermen Reaktionen in der Kalten Flamme, unterstützt maßgeblich die Verdampfung des Öls und trägt zur Molekülkettenverkleinerung und Isomerisierung der eingesetzten Kohlenwasserstoffe bei.The method according to the invention is advantageously used for Processing and / or refining of fuels, especially in refineries, the synthesis gas production, the protective gas production, for the provision of gaseous fuels for fuel cells, for combustion in Internal combustion engines and / or combustion plants, for the separation of Material flows of accompanying substances and the like. The use of liquid Hydrocarbons as fuel for fuel cells require a technical Elaborate conversion of the input materials into a suitable fuel cell Fuel gas. Processes that are established on an industrial scale can be carried out the performance ranges relevant for fuel cells are not without problems dimension. In particular, there are difficulties with evaporation and molecular chain downsizing of the liquid hydrocarbons leading to undesirable side reactions, e.g. B. soot formation. The The inventive method enables the preparation of liquid Hydrocarbons in a fuel gas suitable for fuel cells. Here will the cold flame phenomenon used to address the problems mentioned remove. The cold flame is here in a gas processing process exemplified by a partial oxidation followed by a shift gas stage is carried out upstream. The one released by the cold flame Heat of reaction caused by the exothermic reactions in the cold flame, significantly supports the evaporation of the oil and contributes to Molecular chain reduction and isomerization of the used Hydrocarbons at.
Vorzugsweise wird beim erfindungsgemäßen Verfahren als Oxidator Luft und/oder Sauerstoff verwendet und die Edukte aus Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden unterstöchiometrisch, vorzugsweise bei einem Luftverhältnis von λ = 0,2 bis 0,7, zugeführt.Air and / or is preferably used as the oxidizer in the process according to the invention Oxygen is used and the starting materials from step (a) of the invention Procedures are sub-stoichiometric, preferably with an air ratio from λ = 0.2 to 0.7.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Stufe (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein weiterer Stoffstrom der Stufe (b) zugeführt, der im wesentlichen aus Kohlenwasserstoffen, Gemischen von Kohlenwasserstoffen und nicht Kohlenwasserstoffen entspricht.In a preferred embodiment of stage (b) of the invention A further stream of material of stage (b) is fed into the process essentially from hydrocarbons, mixtures of hydrocarbons and does not correspond to hydrocarbons.
Vorzugsweise wird das aus Stufe (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene Produkt durch an sich bekannte Verfahrensschritte, vorzugsweise der partiellen Oxidation, der Dampfreformierung und/oder der Shiftgasreaktion (Wasser gasreaktion) in ein für Brennstoffzellen geeignetes Brenngas, wie beispielsweise Wasserstoff, Kohlenstoffmonoxid und/oder kurzkettige Kohlenwasserstoffe, überführt. Für Brennstoffzellen geeignetes Brenngas kann beispielsweise Öl und die vorgewärmte Verbrennungsluft unterstöchiometrisch mit einem geringen Luftverhältnis, insbesondere λ = 0,1 bis 0,5, dosiert werden und in einen Kalte- Flammen-Prozeß eingekoppelt werden. Die Vorwärmung kann dabei nach den oben beschriebenen Methoden erfolgen. Das durch die Reaktion der Kalten Flamme resultierende Öl-Dampf-Gas-Gemisch reagiert in dem darauffolgenden Verfahrensschritt, der partiellen Oxidation, durch Zugabe von Wasser oder Wasserdampf zu einem wasserstoffreichen Gas. Bei der partiellen Oxidation handelt es sich um eine an sich bekannte Verfahrensstufe bei der Gewinnung von Wasserstoff. Die sich anschließende Wasser-Gas-Reaktion setzt das anfallende Kohlenstoffmonoxid durch Anwesenheit von Wasserdampf zu Wasserstoff um.This is preferably obtained from stage (b) of the process according to the invention Product by known process steps, preferably the partial ones Oxidation, steam reforming and / or the shift gas reaction (water gas reaction) in a fuel gas suitable for fuel cells, such as Hydrogen, carbon monoxide and / or short-chain hydrocarbons, transferred. Fuel gas suitable for fuel cells can, for example, oil and preheated combustion air substoichiometric with a low Air ratio, in particular λ = 0.1 to 0.5, are metered and into a cold Flame process to be coupled. The preheating can be done according to the above described methods take place. The reaction from the cold flame resulting oil-steam-gas mixture reacts in the subsequent one Process step, the partial oxidation, by adding water or Steam to a hydrogen-rich gas. Partial oxidation it is a known process step in the extraction of Hydrogen. The subsequent water-gas reaction sets the resultant Carbon monoxide to hydrogen by the presence of water vapor.
Diese Verfahrensweise wird schematisch im Reaktionsschema 1 (Fig. 1) erläutert.This procedure is explained schematically in Reaction Scheme 1 ( FIG. 1).
Durch Variation der in den Prozeß eingekoppelten Stoffströme, insbesondere Wasser und Öl, läßt sich der beschriebene Verfahrensablauf modifizieren. Dies ist in den Reaktionsschemata 2 (Fig. 2) und 3 (Fig. 3) beispielhaft erläutert. Dort ist ein Verfahrensablauf bei mehrstufiger Ölzugabe skizziert. Bei beiden Verfahren laufen die Reaktionen der Kalten Flamme bei einem (anfänglich) größeren Luftverhältnis als für die Synthesegasproduktion notwendig ist ab. Durch eine weitere Ölzugabe, diese kann noch im Prozeß der Kalten Flamme oder bei der partiellen Oxidation erfolgen, werden die zur Synthesegasherstellung erforderlichen unterstöchiometrischen Bedingungen eingestellt.The process sequence described can be modified by varying the material flows coupled into the process, in particular water and oil. This is explained by way of example in reaction schemes 2 ( FIG. 2) and 3 ( FIG. 3). A process sequence for multi-stage oil addition is outlined there. In both processes, the reactions of the cold flame take place with an (initially) larger air ratio than is necessary for the synthesis gas production. The additional substoichiometric conditions required for the synthesis gas production are set by a further addition of oil, which can still take place during the cold flame process or during partial oxidation.
Das Reaktionsschema 4 (Fig. 4) gibt einen modifizierten Verfahrensablauf mit vorgelagerter Wasserzugabe in dem Prozeß der Kalten Flamme wieder.Reaction scheme 4 ( FIG. 4) shows a modified process sequence with upstream water addition in the process of the cold flame.
Die somit herstellbaren Brennstoffzellen geeigneten Brenngase umfassen diejenigen Gasgemische, die direkt oder indirekt als Brennstoff in Brennstoffzellen eingesetzt werden können. Vorzugsweise sind dies molekularer Wasserstoff, kurzkettige Kohlenwasserstoffe, wie Methan, Ethin oder Ethen, also auch solche, die durch nachfolgende Verfahrensschritte als Brennstoff für Brennstoffzellen verwendet werden können. Zusätzlich zu den genannten Gaskomponenten kann auch Kohlenmonoxid als Brennstoffzellen geeignetes Brenngas aufgefaßt werden.The fuel gases suitable for producing fuel cells include those Gas mixtures that are used directly or indirectly as fuel in fuel cells can be. These are preferably short-chain molecular hydrogen Hydrocarbons, such as methane, ethyne or ethene, including those that pass through subsequent process steps used as fuel for fuel cells can be. In addition to the gas components mentioned can also Carbon monoxide can be understood as fuel gas suitable fuel cells.
Das Gemisch aus Stufe (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zumindestens teilweise einer Druckerhöhung unterzogen werden. Dadurch kann die Zündverzögerung des durch die Vorreaktion entstandenen Gemische reguliert werden. Durch Druckerniedrigung kann auch das Temperaturfenster für das Auftreten der Kalten Flamme gegebenenfalls erweitert werden.The mixture from stage (b) of the process according to the invention can at least partially subjected to an increase in pressure. This allows the Controlled ignition delay of the mixtures created by the pre-reaction become. By lowering the pressure, the temperature window for the Occurrence of the cold flame may be expanded.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Gemisch aus Stufe (b) zumindest teilweise einem Trennprozeß, vorzugsweise einem thermischen Trennprozeß unterzogen werden.In a further embodiment of the method according to the invention, the Mixture from stage (b) at least partially a separation process, preferably one undergo thermal separation process.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu einem neuen Produkt, welches erhältlich ist durch irgendeinen der weiter oben beschriebenen Verfahrensschritte.The process according to the invention leads to a new product which is available is by any of the process steps described above.
Das erfindungsgemäße Produkt kann eingesetzt werden in Verbrennungsprozessen, wie zum Beispiel Kleinfeuerungs- und Industriefeuerungsanlagen, Ver brennungsmotoren, Gasturbinen, für den Einsatz in Brennstoffzellen und in der chemischen Industrie als Synthesegas oder Schutzgas.The product according to the invention can be used in combustion processes, such as small combustion and industrial combustion plants, Ver internal combustion engines, gas turbines, for use in fuel cells and in the chemical industry as synthesis gas or protective gas.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung eines Gemisches aus Stufe (b) des erfindunsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff mitttels einer Brennstoffzuführung mit dem Oxidator, der beispielsweise durch eine Oxidatordüse zugefügt wird, in Kontakt gebracht wird, um dann in einem Reaktionsrohr eine Kalte Flamme zu bilden, welche durch Rezirkulation von vorzugsweise Kalte-Flammen-Produkten; die durch interne und/oder externe Rezirkulation der Reaktionszone zugeführt werden, teilweise ihre Zustand- und/oder Prozeßparameter nach Stufe (a) und (b) des erfindunsgemäßen Verfahrens ändern können.The device according to the invention for producing a mixture from stage (b) The method according to the invention is characterized in that the fuel by means of a fuel supply with the oxidizer, for example by a Oxidator nozzle is added, brought into contact, then in one Reaction tube to form a cold flame, which is caused by recirculation of preferably cold flame products; by internal and / or external Recirculation can be fed to the reaction zone, partially its state and / or Change process parameters after stage (a) and (b) of the process according to the invention can.
Die Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit interner Rezirkulation. FIG. 5 shows a device according to the invention with internal recirculation.
Die Fig. 6 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit externer Rezirkulation. Fig. 6 shows a device according to the invention with external recirculation.
Die Fig. 7 zeigt eine Schnittdarstellung eines Brenners. Fig. 7 shows a sectional view of a burner.
Die Fig. 5 zeigt eine Prinzipskizze des Verdampfers mit der Zuführung von Öl 1 und Luft 2. Die Produkte der Kalten Flamme 3 werden mit Hilfe einer internen Rezirkulation 4 in die Verdampfungszone 5 eingebracht. FIG. 5 shows a schematic diagram of the evaporator with the feed oil 1, and air 2. The products of the cold flame 3 are introduced into the evaporation zone 5 with the aid of an internal recirculation 4 .
Die Fig. 6 zeigt ebenfalls eine Prinzipskizze mit dem Aufbau nach Fig. 5, bei der die Rezirkluation durch Einbauten 6 mit Verdampfer bewerkstelligt wird. FIG. 6 also shows a schematic diagram with the structure according to FIG. 5, in which the recirculation is accomplished by internals 6 with an evaporator.
Fig. 7 zeigt einen Verdampfer, der auf dem Konzept der Brennertechnologie beruht und im wesentlichen eine Brennstoffdüse aufweist, welche auf dem Düsenstock 2 befestigt ist. Ein Luftleitrohr 3, in dem ein Drallgitter 4 montiert ist, welches der Verbrennungsluft auf dem Weg zur Luftdüse 5 einen Tangentialimpuls aufprägt, ist ebenfalls vorgesehen. Ein Verdampferrohr 6 ist über Stege in der freien Querschnittsfläche 7 mit der Verdampfergrundplatte 8 verbunden. Über die freien Querschnittsflächen kann Verbrennungsabgas während der Aufheizphase über die Freistrahlgrenze 9 in die Verbrennungszone angesogen werden. Aufgrund des Dralls der Verbrennungsluft durch das Drallgitter 4 kommt es zur Ausbildung eines Rückstromgebietes 10 auf der Strahlachse, in dem die Stabilisierung der Startflamme stattfindet. Im Verdampferbetrieb werden über die freie Querschnittsfläche 7 Produkte der Kalten Flamme über die Freistrahlgrenze 9 in die Verdampfungszone rezirkuliert. Die Stabilisierung der Kalten Flamme kann sowohl im Verdampferrohr 6 als auch im Ringspalt 13 stattfinden. FIG. 7 shows an evaporator which is based on the concept of burner technology and essentially has a fuel nozzle which is fastened on the nozzle assembly 2 . An air guide tube 3 , in which a swirl grille 4 is mounted, which imprints a tangential pulse on the combustion air on the way to the air nozzle 5 , is also provided. An evaporator tube 6 is connected to the evaporator base plate 8 via webs in the free cross-sectional area 7 . Combustion exhaust gas can be drawn into the combustion zone over the free jet limit 9 via the free cross-sectional areas during the heating phase. Due to the swirl of the combustion air through the swirl grille 4 , a backflow region 10 is formed on the jet axis, in which the starting flame is stabilized. In the evaporator mode, 7 products of the cold flame are recirculated over the free jet limit 9 into the evaporation zone over the free cross-sectional area. The cold flame can be stabilized both in the evaporator tube 6 and in the annular gap 13 .
Im Verdampferbetrieb findet ein Wärmeeintrag der Flamme, die sich in der Verbrennungszone 11 stabilisiert, über das Flammenrohr 12 in den Ringspalt 13 statt. Durch Rezirkulation kann diese Energie teilweise in den Verdampfungsprozeß eingebracht werden. In der Aufheizphase kann der Verdampfer als konventioneller Brenner betrieben werden. Nach dem Ende der Autheizphase wird das Öl vollständig verdampft und mit der Luft in die Verbrennungszone transportiert.In the evaporator mode, heat is input from the flame, which is stabilized in the combustion zone 11 , via the flame tube 12 into the annular gap 13 . This energy can be partially introduced into the evaporation process by recirculation. In the heating phase, the evaporator can be operated as a conventional burner. After the end of the auto-heating phase, the oil is completely evaporated and transported with the air into the combustion zone.
Claims (17)
- a) der Brennstoff mit mindestens einem Oxidator durch Einstellen von Zustands- und Prozeßparametern so in Kontakt gebracht wird, daß exotherme Vorreaktionen in Form einer Kalten Flamme initiiert werden, die auch bei homogener Mischung von Brennstoff und Oxidator nur einen Teilumsatz des Brennstoffs und des Oxidators bewirken, und
- b) durch Einstellung von Zustands- und Prozeßparametern eine kinetische Reaktionshemmung der Weiterreaktion des bei der Kalten Flamme entstandenen, oxidierbaren Gemisches eintritt, wodurch eine Selbstzündung desselben verhindert wird.
- a) the fuel is brought into contact with at least one oxidizer by setting state and process parameters in such a way that exothermic prereactions in the form of a cold flame are initiated, which, even with a homogeneous mixture of fuel and oxidizer, bring about only a partial conversion of the fuel and the oxidizer , and
- b) by setting state and process parameters, a kinetic reaction inhibition of the further reaction of the oxidizable mixture formed during the cold flame occurs, thereby preventing the latter from auto-igniting.
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