DE102006034479B4 - Process for the evaporation and combustion of liquid fuel - Google Patents

Process for the evaporation and combustion of liquid fuel Download PDF

Info

Publication number
DE102006034479B4
DE102006034479B4 DE102006034479A DE102006034479A DE102006034479B4 DE 102006034479 B4 DE102006034479 B4 DE 102006034479B4 DE 102006034479 A DE102006034479 A DE 102006034479A DE 102006034479 A DE102006034479 A DE 102006034479A DE 102006034479 B4 DE102006034479 B4 DE 102006034479B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel
combustion
combustion chamber
evaporator
primary
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.)
Active
Application number
DE102006034479A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102006034479A1 (en
Inventor
Holger Dr. Meyer
Thomas Dr. Potempa
Helmut Ermgassen
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to DE102006034479A priority Critical patent/DE102006034479B4/en
Publication of DE102006034479A1 publication Critical patent/DE102006034479A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102006034479B4 publication Critical patent/DE102006034479B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/40Mixing tubes or chambers; Burner heads
    • F23D11/404Flame tubes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/06Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for completing combustion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/02Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/10Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using thermocouples
    • F23N5/102Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using thermocouples using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2227/00Ignition or checking
    • F23N2227/02Starting or ignition cycles

Abstract

Verfahren zur Verdampfung und Verbrennung von Flüssigbrennstoff, bei welchem der Flüssigbrennstoff als Sekundärbrennstoff im Anschluss an eine mit einem Primärbrennstoff betriebene Anlaufphase verbrannt wird,
gekennzeichnet durch folgende Schritte während der Phasen (a) und (b):
(a) während einer ersten Phase (Anlaufphase)
– wird ein Primärbrennstoff einer Brennkammer (24; 112) zugeführt und verbrannt, wobei Brenn- und Abgase in einer Vorzugs-Strömungsrichtung durch die Brennkammer strömen,
– wird ein als Wärmetauscher ausgebildeter, innerhalb der Brennkammer (24; 112) im Brenn- und Abgasstrom des Primärbrenners befindlicher Verdampfer (14) von Luft oder sauerstoffhaltigem Gas als Spülgas durchströmt,
(b) während einer zweiten Phase (stationäre Phase)
– wird die Luft oder das Spülgas im Verdampfer (14) ab Erreichen einer bestimmten Temperatur an einer vorbestimmten Stelle innerhalb des Brennsystems durch Sekundärbrennstoff ersetzt,
– wird der Sekundärbrennstoff durch den Verdampfer (14) innerhalb der Brennkammer (24; 112) im Gegenstrom zu den Brenn- und Abgasen des...
Method for vaporizing and burning liquid fuel, in which the liquid fuel is burned as a secondary fuel following a start-up phase operated with a primary fuel,
characterized by the following steps during phases (a) and (b):
(a) during a first phase (start-up phase)
A primary fuel is fed to a combustion chamber (24, 112) and burned, with combustion and exhaust gases flowing through the combustion chamber in a preferential flow direction,
- Is formed as a heat exchanger, within the combustion chamber (24; 112) located in the combustion and exhaust gas flow of the primary burner evaporator (14) of air or oxygen-containing gas flows through as purge gas,
(b) during a second phase (stationary phase)
The air or the purge gas in the evaporator (14) is replaced by secondary fuel after reaching a certain temperature at a predetermined point within the combustion system,
- The secondary fuel through the evaporator (14) within the combustion chamber (24; 112) in countercurrent to the combustion and exhaust gases of the ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verdampfung und Verbrennung von Flüssigbrennstoff als Sekundärbrennstoff. Die Erfindung ist besonders geeignet für die stickoxidarme Verbrennung von Pflanzenöl.The The invention relates to a process for evaporation and combustion of liquid fuel as Secondary fuel. The invention is particularly suitable for low NOx combustion of vegetable oil.

Für eine möglichst vollständige, d. h. auch stickoxidarm, und rußarm geführte Verbrennung von Flüssigbrennstoffen werden heute oft sogenannte Blaubrenner eingesetzt, bei denen die Verbrennung mit nicht-leuchtender blauer Flamme besonders rußarm erfolgen kann. Die bekannten Blaubrenner sind im Allgemeinen für die Verbrennung von fossilen Brennstoffen ausgelegt und für die Verbrennung von Pflanzenölen weniger geeignet. Insbesondere bestehen dann Probleme mit Ablagerungen durch Crackreaktionen.For as possible complete, d. H. also low in nitrogen, and soot-poor guided Combustion of liquid fuels are often used today so-called Blaubrenner, in which the Combustion with non-luminous blue flame particularly soot-poor done can. The well-known Blaubrenner are generally for the combustion designed for fossil fuels and less for the combustion of vegetable oils suitable. In particular, then problems with deposits through Cracking reactions.

Konventionelle Blaubrenner sind beispielsweise aus der DE 44 30 888 A1 oder der DE 23 06 342 bekannt.Conventional Blaubrenner are for example from the DE 44 30 888 A1 or the DE 23 06 342 known.

Auch bei Anlagen, die statt eines Vernebelungs- oder Sprühprozesses einen Verdampfungsprozess für flüssige Brennstoffe beinhalten, besteht zum einen die Gefahr von Ablagerungen im Verdampferbereich durch Crackreaktionen und zum anderen liegt das Siedeende von Ölen je nach Zusammensetzung oberhalb der Selbstzündtemperatur. Eine solche Anlage ist beispielsweise aus der FR 28 03 905 A1 bekannt. Diese zeigt eine Heizvorrichtung für Pflanzenöl, bei der der Brennstoff, nämlich das Pflanzenöl, im Brennraum durch ein Leitungssystem geführt und aufgeheizt wird.Also, in systems that instead of a nebulization or spraying process involve a vaporization process for liquid fuels, there is the danger of deposits in the evaporator area by cracking reactions and on the other hand, the boiling point of oils depending on the composition above the autoignition temperature. Such a plant is for example from the FR 28 03 905 A1 known. This shows a heater for vegetable oil, in which the fuel, namely the vegetable oil, is guided in the combustion chamber through a conduit system and heated.

Aus der DE 103 42 763 A1 ist ein Gasbrenner für flüssigen Brennstoff bekannt, bei dem die Verbrennung von Pflanzenöl mit einer beispielsweise mit Kerosin oder Dieselöl betriebenen externen Zündvorrichtung gestartet wird. Zum Starten eines Brennvorgangs wärmt die Zündvorrichtung die Verdampferrohrschlange vor. Die so entstehende Wärme reicht aus, um den Verdampfungsvorgang in der Verdampferrohrschlange zu starten und einen austretenden Gasstrom zu entzünden.From the DE 103 42 763 A1 For example, a gas burner for liquid fuel is known in which the combustion of vegetable oil is started with an external ignition device operated, for example, with kerosene or diesel oil. To start a firing process, the igniter preheats the evaporator coil. The resulting heat is sufficient to start the evaporation process in the evaporator coil and to ignite an escaping gas flow.

Aus der DE 39 27 159 A1 ist ein Druckverdampferbrenner, insbesondere für Feldkochherde, bekannt, bei dem unterhalb eines an der Unterseite offenen Brennraums eine Druckzerstäuberdüse für flüssigen Brennstoff für den Vorheizungsbetrieb angeordnet ist. Die Konstruktion dient der Aufgabe, einen an sich für flüssige Brennstoffe konzipierten Druckverdampferbrenner so abzuändern, dass bei geringstem Konstruktionsaufwand wahlweise auch ohne Umbauten ein Betrieb mit gasförmigem Brennstoff möglich ist. Hierfür ist eine weitere Düse vorgesehen, die aus einer unabhängigen Versorgungsleitung mit gasförmigem Brennstoff gespeist wird.From the DE 39 27 159 A1 is a pressure evaporator burner, in particular for field cookers, known in which below a combustion chamber open at the bottom of a Druckzerstäuberdüse liquid fuel for preheating operation is arranged. The design serves the task of modifying a designed for liquid fuels pressure evaporator burner so that with the least design effort optionally even without conversions, operation with gaseous fuel is possible. For this purpose, a further nozzle is provided, which is fed from an independent supply line with gaseous fuel.

Aus der EP 97315 A2 ist eine weitere Ölbrenneranordnung für Feldkochherde bekannt. Die Vorrichtung besitzt einen dem Brennerrohr vorgeschalteten beheizten Bedampfer, dem eine ihn bei Betriebsbeginn aufheizende, mit einer Luftzufuhr und einer Brennstoffzufuhr in Verbindung stehende Starter-Mischdüse zugeordnet ist. Die Brennstoffzufuhrleitung zur Starter-Mischdüse oder Sprühdüse ist als Kapillarrohr ausgebildet.From the EP 97315 A2 Another oil burner assembly for field cookers is known. The apparatus has a heated steamer upstream of the burner tube to which a starter mixing nozzle communicating with it at the start of operation and associated with an air supply and a fuel supply is associated. The fuel supply line to the starter mixing nozzle or spray nozzle is designed as a capillary tube.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Probleme im Stand der Technik zu vermeiden und ein Verfahren mit zugehöriger Vorrichtung anzugeben, das insbesondere für die Verbrennung von Pflanzenölen geeignet ist.The The object of the invention is the problems in the prior art to avoid and to provide a method with associated device, the especially for the burning of vegetable oils suitable is.

Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The Task is solved with a method according to claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Nach dieser Erfindung zeichnet sich das Verfahren zur Verdampfung und Verbrennung von Flüssigbrennstoff, bei welchem der Flüssigbrennstoff als Sekundärbrennstoff im Anschluss an eine mit einem Primärbrennstoff betriebene Anlaufphase verbrannt wird, durch folgende Schritte während der Phasen (a) und (b) aus:

  • (a) während einer ersten Phase (Anlaufphase)
  • – wird ein Primärbrennstoff einer Brennkammer (24; 112) zugeführt und verbrannt, wobei Brenn- und Abgase in einer Vorzugs-Strömungsrichtung durch die Brennkammer strömen,
  • – wird ein als Wärmetauscher ausgebildeter, innerhalb der Brennkammer (24; 112) im Brenn- und Abgasstrom des Primärbrenners befindlicher Verdampfer (14) mit Luft oder sauerstoffhaltigem Gas als Spülgas durchströmt,
  • (b) während einer zweiten Phase (stationäre Phase)
  • – wird die Luft oder das Spülgas im Verdampfer (14) ab Erreichen einer bestimmten Temperatur an einer vorbestimmten Stelle innerhalb des Brennsystems durch Sekundärbrennstoff ersetzt,
  • – wird der Sekundärbrennstoff durch den Verdampfer (14) innerhalb der Brennkammer (24; 112) im Gegenstrom zu den Brenn- und Abgasen des Primärbrenners (26) zugeführt und vor oder in die Brennkammer eingebracht,
  • – wird die Zufuhr des Primärbrennstoffs verringert.
According to this invention, the process of vaporizing and burning liquid fuel, in which the liquid fuel is burned as a secondary fuel following a run-up phase with a primary fuel, is characterized by the following steps during phases (a) and (b):
  • (a) during a first phase (start-up phase)
  • - a primary fuel of a combustion chamber ( 24 ; 112 ) and burned, wherein combustion and exhaust gases flow in a preferred flow direction through the combustion chamber,
  • - is designed as a heat exchanger, within the combustion chamber ( 24 ; 112 ) located in the combustion and exhaust gas flow of the primary burner evaporator ( 14 ) flows through with air or oxygen-containing gas as purge gas,
  • (b) during a second phase (stationary phase)
  • - is the air or the purge gas in the evaporator ( 14 ) replaced by secondary fuel after reaching a certain temperature at a predetermined point within the combustion system,
  • - is the secondary fuel through the evaporator ( 14 ) within the combustion chamber ( 24 ; 112 ) in countercurrent to the combustion and exhaust gases of the primary burner ( 26 ) and introduced before or into the combustion chamber,
  • - The supply of primary fuel is reduced.

Vorrichtungsmäßig wird eine räumliche Trennung von Verdampfer- und Prozesszone realisiert. Hierfür wird in den Brennraum eines als solches konventionell ausgebildeten Brenners (im Folgenden als Primärbrenner bezeichnet) ein Verdampfer für den hauptsächlich zu verbrennenden Flüssigbrennstoff – den Sekundärbrennstoff bzw. das Öl-integriert, aus dem das verdampfte Öl über eine Brennstoffzuführeinrichtung (die vorzugsweise mit Drosseldüsen versehen sein kann) in den Brennraum austreten kann und dann dort verbrannt wird. Der Verdampfer ist in Form eines Wärmetauschers ausgebildet: Wärme aus dem Brenn- und Abgasstrom zunächst des Primärbrenners wird über eine Wärmeübertragungsfläche an den zu verdampfenden Sekundärbrennstoff übertragen und der Brennstoff wird dabei verdampft. Der verdampfte Flüssigbrennstoff, der gemäß der Erfindung den Sekundärbrennstoff darstellt, wird über Brennstoffzuführeinrichtungen, im allgemeinen Düsen, insbesondere Drosseldüsen, in den Brennraum zugeführt. Dies sollte nahe der Primärbrennstoffzufuhr geschehen, damit sich speziell in der Anlaufphase der Sekundärbrennstoff im Primärbrennstrom entzünden kann.According to the device, a spatial separation of evaporator and process zone is realized. For this purpose, in the combustion chamber of a conventionally designed as such burner (hereinafter referred to as a primary burner), an evaporator for the liquid fuel to be burned mainly - the secondary fuel or the oil-integrated, from which the evaporated oil via a fuel supply device (which can preferably be provided with throttle nozzles) can escape into the combustion chamber and is then burned there. The evaporator is designed in the form of a heat exchanger: heat from the combustion and exhaust gas stream of the primary burner is first transferred via a heat transfer surface to the secondary fuel to be evaporated and the fuel is evaporated. The vaporized liquid fuel, which constitutes the secondary fuel according to the invention, is fed into the combustion chamber via fuel supply devices, generally nozzles, in particular throttle nozzles. This should be done close to the primary fuel supply, so that especially in the start-up phase of the secondary fuel can ignite in the primary fuel stream.

Der Verdampfer nimmt somit gleichzeitig auch die Funktion eines Sekundärbrenners wahr.Of the Evaporator thus also takes the same function as a secondary burner true.

Ein Brennsystem zur Verdampfung und Verbrennung von Flüssigbrennstoff als Sekundärbrennstoff umfasst einen Primärbrenner für einen wenigstens während einer Anlaufphase zu verwendenden Primärbrennstoff, eine Brennkammer und eine Sekundärbrennstoff-Zuführung sowie eine Vorrichtung für die Zuführung des Sekundärbrennstoffs mit einem innerhalb der Brennkammer im Brenn- und Abgasstrom des Primärbrenners angeordneten, als Wärmetauscher ausgebildeten Verdampfer durch den Spülluft und Sekundärbrennstoff innerhalb des Verdampfers im Gegenstrom zur Brenn- und Abgasströmungsrichtung des Primärbrenners zuführbar sind.One Combustion system for the evaporation and combustion of liquid fuel as secondary fuel includes a primary burner for one at least during a start-up phase to be used primary fuel, a combustion chamber and a secondary fuel supply as well a device for the feeder of the secondary fuel with a within the combustion chamber in the combustion and exhaust gas flow of primary burner arranged as a heat exchanger trained evaporator through the purge air and secondary fuel within the evaporator in countercurrent to the combustion and exhaust gas flow direction of the primary burner supplied are.

Optional ist eine für die Nachrüstung konventioneller Brennsysteme ausgelegte Vorrichtung wie vorstehend beschrieben.optional is one for the retrofit Conventional combustion systems designed device as above described.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die thermische NOx-Bildung weitgehend unterdrückt, wobei der Brenner sich bei geringer NOx-Emission durch kleinen apparativen Aufwand auszeichnet.at the method according to the invention the thermal NOx formation is largely suppressed, the burner itself with small NOx emission by small apparatus Expense is distinguished.

Zur Vorbereitung des Zustands der stationären Phase wird zunächst abgewartet bis sich das im Verdampfer befindliche Gas auf eine gewisse Temperatur erwärmt hat. Der Sekundärbrennstoff wird vorzugsweise erst ab Erreichen einer bestimmten Temperatur an einer zuvor festgelegten Stelle innerhalb des Brennsystems zugeführt. Vorzugsweise findet diese Temperaturmessung ausgangs eines im Wesentlichen isothermen Hochtemperaturbereiches in der Brennkammer, d. h. in der Regel im Verweilbereich der Brennkammer, weiter vorzugsweise im Verdampfer und/oder in der Abgasableitung statt.to Preparation of the state of the stationary phase is first awaited until the gas in the evaporator is at a certain temperature heated Has. The secondary fuel is preferably only from reaching a certain temperature supplied at a predetermined location within the combustion system. Preferably finds this temperature measurement output of a substantially isothermal High temperature range in the combustion chamber, d. H. usually in Dwell area of the combustion chamber, more preferably in the evaporator and / or in the exhaust gas discharge.

Es sollten wenigstens 600°C, vorzugsweise wenigstens 800°C gemessen werden, bevor in Phase (b) die im Verdampfer befindliche Luft oder das Spülgas durch den flüssigen Sekundärbrennstoff ersetzt und dieser dann kontinuierlich der Verbrennung zugeführt wird.It should be at least 600 ° C, preferably at least 800 ° C be measured before in phase (b) located in the evaporator Air or the purge gas through the liquid secondary fuel replaced and this is then continuously fed to the combustion.

Vorzugsweise kann die Primärbrennstoffzufuhr in Phase (b) in Abhängigkeit von der über den Sekundärbrenner zugeführten Flüssigbrennstoffmenge reduziert werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Primärbrennstoffzufuhr in Phase (b) bis auf Null heruntergefahren wird und die Verbrennung nach der Anlaufphase (Phase (a)) ausschließlich durch den flüssigen, innerhalb des Brennraums im Gegenstrom zugeführten Sekundärbrennstoff, also beispielsweise das Pflanzenöl, gespeist wird. Das Verfahren arbeitet dann autotherm und der Verdampfer, der zugleich den Sekundärbrenner darstellt, befindet sich im Verbrennungsgasstrom, bzw. Brenn- und Abgasstrom, des durch den Verdampfer selbst zugeführten Sekundärbrennstoffs. Im autothermen Zustand ist über die Anlage ein im Wesentlichen stationäres Temperaturprofil eingestellt, das periodischen Schwankungen unterworfen sein kann.Preferably can the primary fuel supply in phase (b) depending from the over the secondary burner supplied Liquid fuel quantity be reduced. It is particularly advantageous if the primary fuel supply in phase (b) is shut down to zero and the combustion after the start-up phase (phase (a)) solely by the liquid, within the combustion chamber in countercurrently supplied secondary fuel, so for example the vegetable oil, is fed. The process then works autothermally and the evaporator, at the same time the secondary burner is located in the combustion gas stream, or combustion and Exhaust gas flow, of the secondary fuel supplied by the evaporator itself. In the autothermal state is over the plant set a substantially stationary temperature profile, which may be subject to periodic fluctuations.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird der Zustand der im Brenner anhand bestimmter Parameter ständig überprüft und es würde erneut Primärbrennstoff zugeführt, sobald festgestellt würde, dass der Betriebszustand bei der Sekundärbrennstoffverbrennung nicht mehr autotherm ist. Sobald daher das oben erwähnte Temperaturprofil und der autotherme Zustand verlassen werden und die Temperatur an dem für die Messung vorgesehenen Punkt (oder mehreren Punkten) zu stark abfällt, wird die Verbrennung des Sekundärbrennstoffs kurzzeitig oder mit geringer Primärbrennstoffmenge unterstützt, und zwar wenigstens bis zu einem Zeitpunkt, zu dem sich der autotherme Zustand wieder einstellt.In Advantageous development of the invention, the state of the Burner constantly checked using certain parameters and it would re-primary fuel supplied once it was found that the operating state in the secondary fuel combustion not more autothermic. Therefore, as soon as the above-mentioned temperature profile and the autothermal Condition will be left and the temperature at the for the measurement intended point (or more points) falls too sharply the combustion of the secondary fuel supported for a short time or with a low primary fuel quantity, and Although at least until a time when the autothermal State again.

Nach dem Herunterfahren kann sich der Primärbrenner daher vorzugsweise in einem Bereitschaftszustand befinden.To therefore, the primary burner can preferably shut down in a standby state.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Primärbrennstoffzufuhr in Abhängigkeit von der Abgastemperatur gesteuert.In a further preferred embodiment becomes the primary fuel supply in dependence of the exhaust gas temperature controlled.

Es wird derzeit als besonders vorteilhaft angesehen, wenn Spülluft und/oder Sekundärbrennstoff nahe der Primärbrennstoffzufuhr eingebracht werden, vorzugsweise ausgangs oder weiter vorzugsweise außerhalb des Flammbereichs. Dieser Bereich innerhalb einer Brennkammer, außerhalb des Flammbereiches des zugehörigen Brenners wird häufig auch als Verweilbereich bezeichnet. Die Stoffströme aus verdampftem Sekundärbrennstoff und brennendem Primärbrennstoff, bzw. Brenn- und Abgasen (Verbrennungsgasen) des Primärbrennstoffs, sollten sich gut vermischen. Hierfür kann der Sekundärbrennstoff beispielsweise in Richtung des Brenn- und Abgasstroms oder in einem die Verwirbelung hiermit fördernden Winkel eingebracht werden.It is currently considered to be particularly advantageous when purge air and / or secondary fuel near the primary fuel supply are introduced, preferably exit or more preferably outside of the flame area. This area inside a combustion chamber, outside the Flammbereiches of the associated Brenners becomes common also referred to as dwell area. The material flows from evaporated secondary fuel and burning primary fuel, or combustion and exhaust gases (combustion gases) of the primary fuel should mix well. Therefor can the secondary fuel For example, in the direction of the combustion and exhaust gas flow or in a the turbulence thereby promoting Angle be introduced.

Vorrichtungsmäßig kann dies verwirklicht werden, indem der Ausgang des Verdampfers oder an diesem Ausgang oder den Ausgängen angeordnete Sekundärbrennsoff-Abgabeeinrichtungen, wie z. B. regelbare Ventile oder Drosseldüsen, so ausgerichtet sind, dass ein austretender Stoffstrom quer zur oder schräg in Richtung der Vorzugsrichtung des Brenn- und Abgasstroms des Primärbrenners verläuft bzw. geleitet wird.Device-wise this can be realized by the output of the evaporator or on this output or the outputs arranged Sekundärbrennsoff-discharge devices, such as B. controllable valves or throttle nozzles, are aligned, that an exiting flow of material transverse to or obliquely in the direction the preferred direction of the combustion and exhaust gas flow of the primary burner extends or is directed.

Das Verfahren kann auch so geführt werden, dass der Brenn- und Abgasstrom innerhalb der Brennkammer rezirkuliert wird. Vorrichtungsmäßig ist hierfür vorgesehen, dass innerhalb der Brennkammer Einbauten für die Rezirkulation des Brenn- und Abgasstromes vorhanden sind. Dies können grundsätzlich alle Arten von Einbauten sein, die den Brenn- und Abgasstrom umlenken und so wenigstens einen Teil dieses Stromes zurückführen, z. B. Leitbleche oder auch konzentrische, ggf. perforierte Rohre. Verfahren und Vorrichtungen für die Abgasrezirkulation bei Brennern, insbesondere Blaubrennern, sind dem Fachmann bekannt und können hier adaptiert werden.The Procedure can also be done that way be that the fuel and exhaust flow within the combustion chamber is recirculated. Device is provided for this purpose, that inside the combustion chamber internals for the recirculation of the combustion and exhaust gas flow are present. This can basically all types of installations be that redirect the combustion and exhaust flow and so at least a part attributed to this stream, z. B. baffles or concentric, possibly perforated pipes. method and devices for the exhaust gas recirculation of burners, especially blue burners, are known in the art and can adapted here.

Vorzugsweise jedoch wird ein von der Brennkammer abgetrennter Rezirkulationsweg gebildet. Dies geschieht in einer bevorzugten Ausführungsform mit Hilfe eines Flammrohres, das in die Brennkammer integriert ist und die Brennkammer in einen inneren eigentlichen Brennkammer-Bereich, der den Flammbereich des Primärbrenners einschließt, und einen äußeren Bereich, nämlich den Rezirkulationsweg, unterteilt. In einer besonderen Ausführungsform sind innere Brennkammer, im Inneren des Flammrohres, und äußerer Zirkulationsweg bis auf ggf. in ihrer Größe einstellbare Öffnungen im Flammrohr vollständig voneinander getrennt.Preferably however, a recirculation path separated from the combustion chamber becomes educated. This is done in a preferred embodiment with the help of a flame tube, which is integrated into the combustion chamber and the combustion chamber into an inner actual combustion chamber area, the flame area of the primary burner includes, and an outer area, namely the recirculation path, divided. In a particular embodiment are inner combustion chamber, inside the flame tube, and outer circulation path except for possibly adjustable in size openings completely in the fire tube separated from each other.

Besonders vorteilhaft kann es sein, den Sekundärbrennstoff mit dem rezirkulierten Brenn- und Abgas zuzuführen.Especially It may be advantageous to recirculate the secondary fuel Supply combustion and exhaust gas.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Sekundärbrennstoff mit der Verbrennungsluft für den Primärbrenner zugeführt werden.According to one further advantageous embodiment can the secondary fuel with the combustion air for the primary burner supplied become.

Nach einer anderen Alternative ist es weiterhin möglich, dem Brennsystem ein oxidativ durch Nachverbrennung zu reinigendes Abgas zuzuführen. Dies kann vorzugsweise geschehen, indem das zu reinigende Abgas in einen als Mischungsraum genutzten Brennkammer-Vorraum eingeführt wird oder indem es direkt mit der Verbrennungsluft für den Primärbrenner zugeführt wird. (18) Hierfür kann beispielsweise wenigstens eine Leitung für oxidativ zu reinigendes Abgas in die Brennkammer oder den Brennkammervorraum münden.According to another alternative, it is also possible to supply the combustion system with an oxidatively by post combustion to be cleaned exhaust gas. This can preferably be done by introducing the exhaust gas to be purified into a combustion chamber antechamber used as a mixing space or by supplying it directly with the combustion air for the primary burner. ( 18 For this purpose, for example, at least one line for exhaust gas to be purified by oxidation can open into the combustion chamber or the combustion chamber antechamber.

In den besonders bevorzugen Ausführungsformen ist der Sekundärbrennstoff ein Öl, vorzugsweise ein Pflanzenöl oder ein Pflanzenöl enthaltendes Gemisch.In the most preferred embodiments is the secondary fuel an oil, preferably a vegetable oil or a vegetable oil containing mixture.

Bei der zugehörigen Vorrichtung dient der in den Brennraum integrierte Wärmetauscher als Verdampfer für den Sekundärbrennstoff und als Sekundärbrenner. (19) In besonders bevorzugter Ausführungsform ist der Wärmetauscher als Rohrleitungssystem ausgebildet, vorzugsweise als spiralförmig geführtes Rohr. Auf diese Weise kann eine große Wärmeübertragungsfläche erzeugt werden.In the associated device, the heat exchanger integrated in the combustion chamber serves as an evaporator for the secondary fuel and as a secondary burner. ( 19 In a particularly preferred embodiment, the heat exchanger is designed as a piping system, preferably as a spiral-guided pipe. In this way, a large heat transfer area can be generated.

Am Ausgang des Verdampfers, d. h. des Wärmetauschers für die Vorerwärmung des Sekundärbrennstoffs im Brenn- und Abgasstrom des Primärbrenners, ist als Sekundärbrennstoff-Abgabeeinrichtung vorzugsweise wenigstens eine Düse für die Abgabe von Spülluft und Sekundärbrennstoff in die Brennkammer oder einen Brennkammer-Vorraum vorgesehen. Diese Düse oder diese Düsen kann/können als Drosseldüse(n) ausgebildet sein.At the Outlet of the evaporator, d. H. of the heat exchanger for the preheating of the secondary fuel in the fuel and exhaust stream of the primary burner, is as a secondary fuel dispenser preferably at least one nozzle for the levy of purge air and secondary fuel provided in the combustion chamber or a combustion chamber antechamber. This nozzle or these nozzles can as Orifice (s) be educated.

Vorteilhafterweise befindet sich der Ausgang des Verdampfers und dort angeordneter Sekundärbrennstoff-Abgabeeinrichtungen innerhalb des Brennsystems in einem den Flammbereich des Primärbrenners umgebenden Bereich in der Brennkammer oder dem Brennkammer-Vorraum. Beispielsweise kann der Ausgang des Verdampfers unmittelbar ausgangs des Flammbereichs des Primärbrenners, d. h. am Übergang von Flammbereich und Verweilbereich innerhalb der Brennkammer liegen. Alternativ ist der Ausgang entweder weiter stromabwärts im Verweilbereich des Brennsystems angeordnet, oder aber auch stromaufwärts vor dem Flammbereich oder in einem ringförmigen Bereich um den Flammbereich herum. Wenn der Ausgang des Verdampfers stromaufwärts vor dem Flammbereich angeordnet ist, kann er insbesondere in einen Brennkammervorraum münden, der von der Brennkammer häufig mittels einer Verbrennungsluftblende oder mit Hilfe anderer Mittel abgetrennt ist.advantageously, is the exit of the evaporator and there arranged Secondary fuel dispensers within the combustion system in a flame area of the primary burner surrounding area in the combustion chamber or the combustion chamber antechamber. For example, the output of the evaporator can be immediately output the flame area of the primary burner, d. H. at the transition of flame area and dwell within the combustion chamber. Alternatively, the output is either further downstream in the dwell area of the combustion system, or upstream the flame area or in an annular area around the flame area around. When the exit of the evaporator upstream the flame area is arranged, it can in particular in a combustion chamber anteroom lead, that of the combustion chamber frequently by means of a combustion air shutter or by other means is separated.

Der Brennkammervorraum kann zur Brennkammer hin Öffnungen besitzen, durch Verbrennungsluft in die Brennkammer zugeführt werden kann. Bei den Öffnungen kann es sich auch um Düsen handeln, häufig ist jedoch diese Verbrennungsluftzufuhr von einem Brennkammer-Vorraum aus durch eine Verbrennungsluftblende verwirklicht, wie vorstehend beschrieben.Of the Combustion chamber can have openings to the combustion chamber, through combustion air fed into the combustion chamber can be. At the openings they can also be nozzles act, often However, this is combustion air supply from a combustion chamber antechamber from realized by a combustion air shutter, as above described.

Der Primärbrenner ist vorzugsweise als Blaubrenner ausgebildet und kann eine für Blaubrenner übliche Geometrie besitzen. Geeignete Brennerformen sind dem Fachmann bekannt.Of the primary burner is preferably designed as a blue flame burner and can be a usual geometry for blue burners have. Suitable burner forms are known to the person skilled in the art.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass sich die Brennkammer in Stromrichtung erweitert.In a further embodiment it is provided that the combustion chamber widens in the flow direction.

Wie aus der vorangehenden Beschreibung zu entnehmen, zeichnet sich die Erfindung u. a. dadurch aus, dass das Brennsystem eine Vorrichtung für die Zuführung eines Sekundärbrennstoffs in die Brennkammer oder einen Brennkammer-Vorraum mit einem innerhalb der Brennkammer im Brenn- und Abgasstrom eines Primärbrenners angeordneten, als Wärmetauscher ausgebildeten Verdampfer umfasst, durch den Spülluft und Sekundärbrennstoff innerhalb des Verdampfers im Gegenstrom zur Brenn- und Abgasströmungsrichtung des Primärbrenners zuführbar sind. Die Vorrichtung kann für die Nachrüstung konventioneller Brennsysteme vorgesehen und in Anpassung an bekannte Brenner entsprechend ausgelegt sein.As can be seen from the foregoing description, which is characterized Invention and. a. characterized in that the firing system, a device for the supply of a secondary fuel in the combustion chamber or a combustion chamber anteroom with an inside the combustion chamber in the combustion and exhaust gas flow of a primary burner arranged as a heat exchanger trained evaporator includes, by the scavenging air and secondary fuel within the evaporator in countercurrent to the combustion and exhaust gas flow direction of the primary burner can be fed. The device can be used for the retrofit Conventional combustion systems provided and in adaptation to known Burner be designed accordingly.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in seiner prinzipiellen Form wie folgt beschrieben werden:
Während des Betriebs wird die Brennkammer dauernd mit gegebenenfalls vorgewärmter Verbrennungsluft beaufschlagt und die Brennstoffzuführung wird zwischen zwei Betriebszuständen umgeschaltet, von denen in einem ersten Betriebszustand – dem Anfahrbetrieb aus dem kalten Zustand – Brennstoff durch den Primärbrenner unter Erzeugung eine zumindest teilweise in der Brennkammer mit stabiler Flamme verbrennenden Brennstoff/Luftgemisches in die Brennkammer eingebracht wird. Während dieser Betriebsphase wird (Spül-)Luft durch den Verdampfer geleitet.
The process according to the invention can be described in its basic form as follows:
During operation, the combustion chamber is constantly supplied with possibly preheated combustion air and the fuel supply is switched between two operating states, of which in a first operating state - the start-up operation from the cold state - fuel through the primary burner to produce at least partially in the combustion chamber with a stable flame combusting fuel / air mixture is introduced into the combustion chamber. During this phase of operation, (purge) air is passed through the evaporator.

Da der konventionelle Primärbrenner lediglich für den Anfahrbetrieb benötigt wird, kann dieser sowohl mit festen als auch mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen betrie ben werden, wobei dem spezifischen Zündverhalten der einzelnen Brennstoffe Rechnung zu tragen ist. Werden z. B. reine Pflanzenöle als Brennstoff für den Primärbrenner eingesetzt, wird diese auf Temperaturen über 70°C vorzuwärmen, um ein störungsfreies Zünden des Primärbrenners sicherzustellen.There the conventional primary burner only for the starting operation required This can be both solid and liquid or gaseous Be operated fuel ben, the specific ignition behavior account of the individual fuels. Are z. B. pure vegetable oils as fuel for the primary burner Used, this will preheat to temperatures above 70 ° C to ensure a trouble-free Ignite of the primary burner sure.

Überschreitet die Temperatur der in den Brennraum eingebrachten Spülluft die Zündtemperatur (ca. 600 bis 800°C) für das Gemisch aus Verbrennungsluft und dem flüssigen Brennstoff, der mit Hilfe des Sekundärbrenners verbrannt werden soll, wird in einen zweiten Betriebszustand – den Heizbetrieb – umgeschaltet.exceeds the temperature of the introduced into the combustion chamber scavenging the Ignition (about 600 to 800 ° C) for the Mixture of combustion air and the liquid fuel, with Help of the secondary burner is to be burned, is switched to a second operating state - the heating mode.

Hierzu wird nun die Spülluftzufuhr abgeschaltet und flüssiger Brennstoff (z. B. Pflanzenöl) durch den Verdampfer geleitet, während gleichzeitig die Brennstoffzufuhr für den Primärbrenner in Abhängigkeit von der über den Sekundärbrenner zugeführten Brennstoffmenge reduziert wird. Durch Steigerung der Brennstoffzufuhr für den Sekundärbrenner kann für diesen ein autothermer Betriebszustand eingestellt werden, d. h. die für die Verdampfung des Brennstoffes und die Erwärmung der Verbrennungsluft notwendige Energie wird allein aus der Verbrennung des durch den Sekundärbrenner geleiteten Brennstoffs aufgebracht. Eine Zufuhr von Brennstoff über den Primärbrenner ist nicht mehr erforderlich und der Primärbrenner schaltet in einen Bereitschaftszustand.For this Now the purge air supply switched off and liquid Fuel (eg vegetable oil) passed the evaporator while at the same time the fuel supply for the primary burner in dependence from the over the secondary burner supplied Fuel quantity is reduced. By increasing the fuel supply for the Secondary burner can For this an autothermal operating condition can be set, d. H. for the evaporation fuel and warming the combustion air necessary energy is solely from the combustion by the secondary burner applied fuel applied. A supply of fuel over the primary burner is no longer necessary and the primary burner switches into one Standby.

Das Verfahren kann vorteilhaft so durchgeführt werden, dass die Temperatur der aus der Brennkammer austretenden Abgase gemessen und die dem Primärbrenner zugeführte Brennstoffmenge in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur gesteuert wird. Bei einer in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildeten Vorrichtung kann die Steuerung auch automatisch erfolgen, wenn eine Temperaturmessvorrichtung zur Messung der Temperatur der aus der Brennkammer austretenden Gase und eine Steuervorrichtung vorgesehen sind, welche die Verteilung der insgesamt der Brennkammer zugeführten Brennstoffe steuert.The Method can be advantageously carried out so that the temperature measured from the combustion chamber exiting exhaust gases and the primary burner supplied Fuel quantity depending controlled by the measured temperature. In a manner according to the invention trained device, the control can also be done automatically, if a temperature measuring device to measure the temperature of the combustion chamber escaping gases and a control device provided are the distribution of the total of the combustion chamber fuel supplied controls.

Beim Durchströmen des Verdampfers erwärmt sich das Öl und tritt als Öldampf über die Brennstoffzuführeinrichtung in den Brennraum ein, und zwar an einer Position in Strömungsrichtung der Brenn- und Abgase vor dem Wärmetauscher oder im vorderen Bereich des Wärmetauschers. Beim erfindungsgemäßen Betrieb der Einrichtung ist es möglich, für den Sekundärbrennstoff einen auf über 800°C vorgewärmten Öldampf zu erzeugen. Der Ölförderdruck beträgt dabei etwa ab 15 bar, und kann beispielsweise ca. 25 bar betragen.At the Flow through the evaporator heated the oil and enters as oil vapor via the fuel supply device into the combustion chamber, at a position in the flow direction the combustion and exhaust gases in front of the heat exchanger or in the front area of the heat exchanger. In the operation of the invention the facility is it possible for the secondary fuel to produce an oil vapor preheated to over 800 ° C. The oil pressure is about 15 bar, and may for example be about 25 bar.

Die Brennstoffdüseneinrichtung (Drosseldüsen) des Verdampfers bzw. Sekundärbrenners in Form des Wärmetauschers, d. h. insbesondere auch deren Düsenaustrittsquerschnitt, ist zweckmäßigerweise, jedoch nicht zwingend, derart ausgebildet und bemessen, dass der austretende Brennstoff zumindest im wesentlichen die gleichen Geschwindigkeit wie die die Düsenaustrittsöffnung(en) umströmende Verbrennungsluft aufweist, wodurch die Vermischung zwischen dem Brennstoff und der Verbrennungsluft verzögert wird.The Fuel nozzle assembly (Throttle nozzles) of the evaporator or secondary burner in the form of the heat exchanger, d. H. in particular also its nozzle outlet cross-section, is expediently, but not necessarily, designed and dimensioned such that the leaking fuel at least substantially the same speed as the nozzle outlet (s) around flowing combustion air whereby the mixing between the fuel and the Combustion air is delayed becomes.

Der heiße Brennstoff Öl wird in die kalte Verbrennungsluft zugeführt, wobei unmittelbar die Oxidation des Öldampfs einsetzt. Die freiwerdende Reaktionswärme der exothermen Reaktion führt zur Erwärmung der Verbrennungsluft, wodurch einem Temperaturanstieg mit folgender Selbstzündung des Gemisches entgegengewirkt wird.Of the name is Fuel oil is fed into the cold combustion air, where immediately the Oxidation of the oil vapor starts. The released heat of reaction of the exothermic reaction leads to warming the combustion air, whereby a temperature increase with the following self-ignition the mixture is counteracted.

Eine weitere Absenkung der Temperatur im Brennraum erfolgt über den Verdampfer selbst, in dem ein weiterer Teil der freiwerdenden Reaktionswärme für die Erwärmung des Sekundärbrennstoffs genutzt wird.A further reduction of the temperature in the combustion chamber via the evaporator itself, in which a further part of the released reaction heat is used for the heating of the secondary fuel.

Durch beide Maßnahmen wird eine Flammenverbrennung verhindert und die Umsetzung des Sekundärbrennstoffes erfolgt nach dem Prinzip der stickoxidarmen flammenlosen Oxidation (FLOR®-Prinzip oder Gasphasenoxidationsprinzip).By both measures, flame combustion is prevented and the reaction of the secondary fuel is carried out according to the principle of nitrogen oxide-poor flameless oxidation (FLOR ® principle or gas phase oxidation principle).

Sehr einfache bauliche Verhältnisse ergeben sich bei diesem Brenner, wenn die Brennkammer von der Luftzufuhreinrichtung mit der gesamten Verbrennungsluft beaufschlagt ist. Abhängig vom Einsatzzweck sind aber auch Ausführungsformen denkbar, bei denen ein (geringerer) Anteil der Verbrennungsluft in dem ersten und/oder dem zweiten Betriebszustand an der Brennkammer in einen Verweilbereich vorbeigeleitet wird.Very simple structural conditions arise in this burner when the combustion chamber from the air supply device is acted upon with the entire combustion air. Depending on Purpose are also embodiments conceivable in which a (lesser) proportion of the combustion air in the first and / or the second operating state at the combustion chamber is passed in a dwell area.

Soll der zweite Betriebszustand beendet werden, wird die Zufuhr des Sekundärbrennstoffs beendet und es wird zweckmäßigerweise Spülluft durch den Verdampfer geleitet. Hierdurch wird der restliche im Verdampfer befindliche Sekundärbrennstoff in den Brennraum überführt und der Verdampfer wird gleichzeitig gereinigt.Should the second operating state is ended, the supply of the secondary fuel finished and it is expediently purge air passed through the evaporator. This will cause the rest in the evaporator located secondary fuel transferred to the combustion chamber and the evaporator is cleaned at the same time.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, in denenFurther Details and advantages of the invention will become apparent from the following Description in conjunction with the drawings in which

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Verdampfung und nachfolgender stickoxidarmer Verbrennung desselben zeigt; 1 a schematic representation of an apparatus for evaporation and subsequent low-NOx combustion of the same shows;

2 den Anfahrbetrieb der Vorrichtung gemäß 1 erläutert, wobei noch kein flüssiger (Sekundär-)Brennstoff der Brennkammer zugeführt wird; 2 the starting operation of the device according to 1 explained, wherein still no liquid (secondary) fuel is supplied to the combustion chamber;

3 den Leistungsbetrieb der Vorrichtung gemäß 1 schematisch illustriert, wobei die zugemischte Menge (Sekundär-)Brennstoff über die Austrittstemperatur der Gase aus der Brennkammer gesteuert wird; 3 the power operation of the device according to 1 schematically illustrated, wherein the added amount of (secondary) fuel is controlled by the exit temperature of the gases from the combustion chamber;

4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Verdampfung und nachfolgender stickoxidarmer Verbrennung desselben in Verbindung mit einer externen Rezirkulation heißer Verbrennungsgase zeigt; 4 a schematic representation of an apparatus for evaporation and subsequent low-NOx combustion of the same in connection with an external recirculation of hot combustion gases shows;

5 den Anfahrbetrieb der Vorrichtung gemäß 4 erläutert, wobei noch kein flüssiger (Sekundär-)Brennstoff der Brennkammer zugeführt wird; 5 the starting operation of the device according to 4 explained, wherein still no liquid (secondary) fuel is supplied to the combustion chamber;

6 den Leistungsbetrieb der Vorrichtung gemäß 5 schematisch illustriert, wobei die zugemischte Menge (Sekundär-)Brennstoff über die Austrittstemperatur der Gase aus der Brennkammer gesteuert wird; 6 the power operation of the device according to 5 schematically illustrated, wherein the added amount of (secondary) fuel is controlled by the exit temperature of the gases from the combustion chamber;

7 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur oxidativen Abgasreinigung zeigt, bei welcher die Vormischung von verdampftem Flüssigbrennstoff und Abgas in einem unmittelbar vor dem Brenner angeordneten Vormischraum erfolgt; 7 shows a schematic representation of an apparatus for oxidative exhaust gas purification, in which the premix of vaporized liquid fuel and exhaust gas takes place in a pre-mixing chamber arranged immediately in front of the burner;

8 den Anfahrbetrieb der Vorrichtung gemäß 7 erläutert, wobei noch kein Abgas der Brennkammer bzw. dem Vormischraum zugeführt wird; 8th the starting operation of the device according to 7 explained, wherein still no exhaust gas of the combustion chamber or the premixing chamber is supplied;

9 den Reinigungsbetrieb der Vorrichtung gemäß 7 schematisch illustriert, wobei die dem Abgas in dem Vormischraum zugemischte Menge Flüssigbrennstoff über die Austrittstemperatur der Gase aus der Brennkammer gesteuert wird; 9 the cleaning operation of the device according to 7 schematically illustrated, wherein the amount of liquid fuel added to the exhaust gas in the pre-mixing space is controlled by the exit temperature of the gases from the combustion chamber;

1010
Vorrichtung für die Verdampfung von Sekundärbrennstoffcontraption for the Evaporation of secondary fuel
1212
Zuführleitung für Sekundärbrennstofffeed for secondary fuel
1414
Verdampfer (Wärmetauscher)Evaporator (Heat exchanger)
1616
Brennstoffzuführeinrichtungen für Sekundärbrennstoff (Drosseldüsen)fuel supply means for secondary fuel (Throttle nozzles)
1818
Ventil in Leitung 12 Valve in line 12
2020
Brennsystem, enthaltend Vorrichtung 10 Burning system containing device 10
2222
Leitung zum Ausleiten von Gasen aus 24 Line for discharging gases 24
2424
Brennkammer von 20 Combustion chamber of 20
2626
Primärbrenner von 20 Primary burner of 20
2828
(Brennstoff-)Leitung für 26 (Fuel) pipe for 26
3030
Ventil in Leitung 28 zur Steuerung der BrennstoffmengeValve in line 28 for controlling the amount of fuel
3232
Wärmetauscher zum Vorwärmen des Brennstoffs in Leitung 28 Heat exchanger for preheating the fuel in line 28
3434
Leitung für Brennluft für 26 Line for combustion air for 26
3636
Durchtrittsöffnungen für Brennluft für 26 zur Brennkammer 24 (zum Brennraum)Passage openings for combustion air for 26 to the combustion chamber 24 (to the combustion chamber)
3838
4040
Leitung zum Spülen des Verdampfers 14 Pipe for purging the evaporator 14
4242
Ventil zu Leitung 40 Valve to line 40
4444
TemperaturmessvorrichtungTemperature measuring device
5050
Flammrohrflame tube
5252
Öffnung(en) in Flammrohr für RückführungOpenings) in flame tube for return
5454
Rezirkulationswegrecirculation
5656
Innenraum des Flammrohrsinner space of the flame tube
100100
Vorrichtung zur oxidativen Abgasreinigungcontraption for oxidative emission control
110110
Leitung zum Ausleiten von Gasenmanagement for discharging gases
112112
Brennkammercombustion chamber
114114
Brennkammer-VorraumCombustor anteroom
116116
TemperaturmessvorrichtungTemperature measuring device
118118
120120
Durchtrittsöffnungen im Korb des Korbbrenners 124 Passageways in the basket of the basket burner 124
122122
Korb des Korbbrenners 124 Basket of basket burner 124
124124
Korbbrennerbasket burner
126126
Leitung für die Zufuhr von Primärbrennstoff zum Korbbrenner 124 Line for the supply of primary fuel to the basket burner 124
128128
Ventil in Leitung 126 Valve in line 126

In den 1 bis 3 ist schematisch eine in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Vorrichtung zur Verdampfung eines über eine Leitung 12 der Vorrichtung 10 zugeführten flüssigem Brennstoff (z. B. Pflanzenöl) und nachfolgender stickoxidarmer Verbrennung desselben in verschiedenen Betriebszuständen, nämlich im Ruhezustand (1), im Anfahrbetrieb (2) und im Leistungssbetrieb (3) gezeigt.In the 1 to 3 is schematically one in its entirety with 10 designated device for the evaporation of a via a line 12 the device 10 supplied liquid fuel (eg vegetable oil) and subsequent nitrogen oxide combustion of the same in various operating conditions, namely at rest ( 1 ), in start-up mode ( 2 ) and in power operation ( 3 ).

Die Vorrichtung 10 besteht im wesentlichen aus der Zuführleitung 12 für den flüssigen (Sekundär-)Brennstoff, dem Verdampfer 14, der in Form eines Wärmetauschers ausgebildet ist und einer Anzahl von Brennstoffzuführeinrichtungen 16, die im allgemeinen als Düsen, insbesondere Drosseldüsen ausgebildet sind. Zur Steuerung der dem Brenner zugeleiteten sekundären Brennstoffmenge ist das Ventil 18 in die Leitung 12 eingeschaltet. Bei geöffnetem Ventil 18 kann damit dem Verdampfer 14 flüssiger (Sekundär-)Brennstoff zugeführt werden, der als Brennstoffdampf über die Brennstoffzuführeinrichtungen 16 in die Brennkammer eingeleitet wird.The device 10 consists essentially of the supply line 12 for the liquid (secondary) fuel, the evaporator 14 formed in the form of a heat exchanger and a number of fuel supply means 16 , which are generally designed as nozzles, in particular throttle nozzles. To control the secondary fuel quantity supplied to the burner is the valve 18 into the pipe 12 switched on. With the valve open 18 can allow the evaporator 14 liquid (secondary) fuel are supplied as fuel vapor via the fuel supply 16 is introduced into the combustion chamber.

Zur Reinigungszwecken, insbesondere nach Schließen des Ventils 18, kann der Verdampfer 14 über die Leitung 40 und das in diese Leitung eingeschaltete Ventil 42 mit einem sonstigen sauerstoffhaltigen Gas, z. B. Umgebungsluft gespült werden.For cleaning purposes, especially after closing the valve 18 , the evaporator can 14 over the line 40 and the valve switched on in this line 42 with another oxygen-containing gas, eg. B. ambient air to be rinsed.

Die Vorrichtung 10 ist in ein konventionell ausgebildetes Brennsystem 20 integriert. Das Brennsystem 20 besteht dabei aus der im wesentlichen thermisch isolierten und mit einer Leitung 22 zum Ausleiten von Gasen versehenen Brennkammer 24 und dem Primärbrenner 26. Der Primärbrenner 26 kann über eine Leitung 28 mit festem, flüssigem oder gasförmigen Brennstoff, versorgt werden, wobei zur Steuerung der dem Brenner zugeleiteten Brennstoffmenge das Ventil 30 in die Leitung 28 eingeschaltet ist. Um den Brennstoff vorzuwärmen kann zusätzlich ein Wärmetauschers 32 in die Leitung 28 integriert sein. Die für die Verbrennung benötigte und gegebenenfalls vorgewärmte Brennluft wird vom Brenner 26 über Leitung 34 angesaugt und tritt über die Durchtrittsöffnungen 36 in den Brennraum ein.The device 10 is in a conventionally trained burning system 20 integrated. The burning system 20 consists of the essentially thermally insulated and with a line 22 for discharging gases provided combustion chamber 24 and the primary burner 26 , The primary burner 26 can over a line 28 be supplied with solid, liquid or gaseous fuel, wherein for controlling the amount of fuel supplied to the burner, the valve 30 into the pipe 28 is turned on. In order to preheat the fuel can additionally heat exchanger 32 into the pipe 28 be integrated. The combustion air needed and possibly preheated combustion air is from the burner 26 via wire 34 sucked in and passes over the passages 36 into the combustion chamber.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt: Im Anfahrbetrieb (2) ist das Ventil 18 geschlossen, und über die Leitung 12 wird noch kein (Sekundär-)Brennstoff in die Brennkammer 24 eingeleitet. Anstelle dessen ist Ventil 42 geöffnet und über Leitung 40 strömt in geringen Mengen ein sonstiges sauerstoffhaltiges Gas, z. B. Umgebungsluft in die Brennkammer 24. Das Ventil 30 ist weit geöffnet und es bildet sich eine bis weit in die Brennkammer 24 reichende Flamme aus, wodurch sich in der Brennkammer 24 und in dem die Brennkammer 24 über die Leitung 22 verlassenden Gas schnell ein gewünschter hoher Temperaturwert (in der Regel im Bereich zwischen 750 und 900°C) einstellt, der von einer die Austrittstemperatur des Gases in der Leitung 22 messenden Temperatur-Messvorrichtung 44 ermittelt und über eine hier nicht weiter gezeigte, an sich bekannte Steuereinrichtung zur Steuerung der Ventile 18, 30 und 42 verwendet wird. Dabei wird während des Anfahrbetriebes, während dessen die Brennkammer aufgeheizt und noch kein (Sekundär-)Brennstoff verbrannt wird, lediglich das Ventil 30 mehr oder weniger weit geöffnet, während das Ventil 18 während des gesamten Anfahrbetriebes geschlossen bleibt. Die gestrichelte Verbindungslinie zwischen Temperatur-Messvorrichtung 44 und Ventil 30 symbolisiert deren regelungstechnische Kopplung.The device described operates as follows: In start-up mode ( 2 ) is the valve 18 closed, and over the line 12 there is no (secondary) fuel in the combustion chamber 24 initiated. Instead, valve is 42 opened and over wire 40 flows in small quantities of another oxygen-containing gas, eg. B. ambient air into the combustion chamber 24 , The valve 30 is wide open and it forms a far into the combustion chamber 24 reaching flame, resulting in the combustion chamber 24 and in that the combustion chamber 24 over the line 22 leaving gas quickly sets a desired high temperature value (usually in the range between 750 and 900 ° C), the one of the outlet temperature of the gas in the line 22 measuring temperature measuring device 44 determined and via a not shown here, known per se control device for controlling the valves 18 . 30 and 42 is used. In this case, during the starting operation, during which the combustion chamber is heated and no (secondary) fuel is burned, only the valve 30 more or less wide open while the valve 18 remains closed during the entire start-up operation. The dashed line connecting the temperature measuring device 44 and valve 30 symbolizes their control technology coupling.

Wenn schließlich ein bestimmter vorgegebener Temperaturwert erreicht ist (3), wird das Ventil 42 geschlossen und Ventil 18 geöffnet, so dass anstelle des sonstigen sauerstoffhaltigen Gases nun der zu verbrennende (Sekundär-)Brennstoff über die Leitung 12, den Verdampfer 14 und die Brennstoffzuführeinrichtungen 16 der Brennkammer 24 zugeführt wird. Aufgrund der hohen Temperaturen in der Brennkammer 24, die üblicherweise zwischen 750 und 900°C liegen, wird der über Leitung 12 zugeführte flüssige (Sekundär-)Brennstoff in Verdampfer 14 über die Siedetemperatur erhitzt und verdampft, so dass er als Brennstoffdampf über die Brennstoffzuführeinrichtungen 16 in die Brennkammer 24 eintritt. Zur Aufrechterhaltung der Temperaturen in dem Brennraum wird jetzt nur noch eine relativ kleine Stützflamme benötigt, so dass nur geringe Mengen an primären Brennstoffs über das Ventil 30 dem Primärbrenner 26 zugeführt werden. Die exotherm verlaufende Oxidationsreaktion findet vorwiegend in der vorzugsweise aus thermisch isolierenden Wänden aufgebauten Brennkammer 24 statt, wobei die Aufrechterhaltung einer möglichst konstanten Abgastemperatur über die Steuerung der zugeführten Menge an flüssigem (Sekundär-)Brennstoff erfolgt. Dementsprechend wird das Ventil 18 in Abhängigkeit von den von der Temperatur-Messvorrichtung 44 gemessenen Werten mehr oder weniger weit geöffnet, wobei die gestrichelte Linie die Kopplung dieser beiden Funktionseinheiten veranschaulichen soll. Da die Oxidationsreaktion vorwiegend in der Brennkammer 24 und nicht in der nur kleinen Flamme abläuft, wird die sogenannte ”Prompt”-NOx-Bildung, die in der Flammenfront stattfindet, weitgehend unterdrückt. Da zudem bei den in einer solchen thermischen Nachverbrennungsvorrichtung üblichen, obengenannten Temperaturen zwischen 750 und 900°C die sogenannte ”thermische” NOx-Bildung vernachlässigbar ist, lassen sich mit einer solchen Vorrichtung extrem niedrige Stickoxid-Konzentrationen im aus der Brennkammer 24 über die Leitung 22 ausgeleiteten Gas erzielen. Da die Stickoxide hauptsächlich in der Zone der Flammenverbrennung gebildet werden, ist es also erfindungswesentlich, die aus dem Brenner austretende Flamme möglichst klein zu halten.Finally, when a certain predetermined temperature value is reached ( 3 ), the valve becomes 42 closed and valve 18 open, so that instead of the other oxygen-containing gas now to be burned (secondary) fuel via the line 12 , the evaporator 14 and the fuel supply devices 16 the combustion chamber 24 is supplied. Due to the high temperatures in the combustion chamber 24 , which are usually between 750 and 900 ° C, is the over line 12 supplied liquid (secondary) fuel in evaporator 14 heated above the boiling temperature and evaporated, so he as fuel vapor through the fuel supply 16 into the combustion chamber 24 entry. To maintain the temperatures in the combustion chamber, only a relatively small support flame is now required, so that only small amounts of primary fuel through the valve 30 the primary burner 26 be supplied. The exothermic oxidation reaction takes place predominantly in the combustion chamber, which is preferably constructed of thermally insulating walls 24 instead, with the maintenance of the most constant possible exhaust gas temperature via the control of the supplied amount of liquid (secondary) fuel. Accordingly, the valve 18 depending on the temperature measuring device 44 measured values more or less wide, the dashed line is to illustrate the coupling of these two functional units. Because the oxidation reaction predominantly in the combustion chamber 24 and does not run in the small flame, the so-called "prompt" -NO x formation, which takes place in the flame front, largely suppressed. In addition, since the so-called "thermal" NO x formation is negligible in the above-mentioned temperatures between 750 and 900 ° C. which are usual in such a thermal afterburning apparatus, extremely low nitrogen oxide concentrations in the combustion chamber can be achieved with such a device 24 over the line 22 achieve discharged gas. Since the nitrogen oxides are formed mainly in the zone of flame combustion, it is therefore essential to the invention to keep the flame emerging from the burner as small as possible.

In den 4 bis 6 zeigen bei Brennsystemen mit externer Rezirkulation für heiße Verbrennungsgase schematisch den erfindungsgemäßen Einsatz der Vorrichtung 10 zur Verdampfung eines über eine Leitung 12 der Vorrichtung 10 zugeführten flüssigen Brennstoff (z. B. Pflanzenöl) und nachfolgender stickoxidarmer Verbrennung desselben in verschiedenen Betriebszuständen, nämlich im Ruhezustand (4), im Anfahrbetrieb (5) und im Leistungsbetrieb (6).In the 4 to 6 show in combustion systems with external recirculation for hot combustion gases schematically the use of the device according to the invention 10 for the evaporation of one over a line 12 the device 10 supplied liquid fuel (eg vegetable oil) and subsequent low-NOx combustion of the same in different operating conditions, namely at rest ( 4 ), in start-up mode ( 5 ) and in power operation ( 6 ).

Durch ein zusätzlich in die Brennkammer von Vorrichtung 20 integriertes Flammrohr 50 entsteht ein Rezirkulationsweg 54 für die heißen Verbrennungsgase, die durch eine Öffnung 52 in Innenraum des Flammrohrs 50 zurückgeführt werden. Die Größe der Öffnung 52 kann regelbar sein.By an additional in the combustion chamber of device 20 integrated flame tube 50 a recirculation path arises 54 for the hot combustion gases passing through an opening 52 in interior of the flame tube 50 to be led back. The size of the opening 52 can be regulated.

Bei solchen Brennsystemen (4) ist die Vorrichtung 10 vorzugsweise im Innenraum des Flammrohrs 50 installiert, während die Brennstoffzuführeinrichtungen 16 im Rezirkulationsweg 54 angeordnet sind, so dass sich verdampfter (Sekundär-)Brennstoff und heiße Verbrennungsgase mischen können.In such firing systems ( 4 ) is the device 10 preferably in the interior of the flame tube 50 installed while the fuel feeders 16 in the recirculation path 54 are arranged so that vaporized (secondary) fuel and hot combustion gases can mix.

Im Anfahrbetrieb (5) ist das Ventil 18 geschlossen, und über die Leitung 12 wird noch kein (Sekundär-)Brennstoff in die Brennkammer 24 eingeleitet. Anstelle dessen ist Ventil 42 geöffnet und über Leitung 42 strömt in geringen Mengen ein sonstiges sauerstoffhaltiges Gas, z. B. Umgebungsluft in den Rezirkulationsweg 54. Das Ventil 30 ist weit geöffnet und es bildet sich eine bis weit in die Brennkammer 24 reichende Flamme aus als auch die Rezirkulation der heißen Verbrennungsgase aus. Hierdurch stellt sich in der Brennkammer 24 und in dem die Brennkammer 24 über die Leitung 22 verlassenden Gas schnell ein gewünschter hoher Temperaturwert (in der Regel im Bereich zwischen 750 und 900°C) ein, der von einer die Austrittstemperatur des Gases in der Leitung 22 messenden Temperatur-Messvorrichtung 44 ermittelt und über eine hier nicht weiter gezeigte, an sich bekannte Steuereinrichtung zur Steuerung der Ventile 18, 30 und 42 verwendet wird. Dabei wird während des Anfahrbetriebes, während dessen die Brennkammer aufgeheizt und noch kein (Sekundär-)Brennstoff verbrannt wird, lediglich das Ventil 30 mehr oder weniger weit geöffnet, während das Ventil 18 während des gesamten Anfahrbetriebes geschlossen bleibt. Die gestrichelte Ver bindungslinie zwischen Temperatur-Messvorrichtung 44 und Ventil 30 symbolisiert deren regelungstechnische Kopplung.In startup mode ( 5 ) is the valve 18 closed, and over the line 12 there is no (secondary) fuel in the combustion chamber 24 initiated. Instead, valve is 42 opened and over wire 42 flows in small quantities of another oxygen-containing gas, eg. B. ambient air in the Rezirkulationsweg 54 , The valve 30 is wide open and it forms a far into the combustion chamber 24 reaching flame as well as the recirculation of the hot combustion gases. This raises in the combustion chamber 24 and in that the combustion chamber 24 over the line 22 leaving gas quickly a desired high temperature value (usually in the range between 750 and 900 ° C), one of the outlet temperature of the gas in the line 22 measuring temperature measuring device 44 determined and via a not shown here, known per se control device for controlling the valves 18 . 30 and 42 is used. In this case, during the starting operation, during which the combustion chamber is heated and no (secondary) fuel is burned, only the valve 30 more or less wide open while the valve 18 remains closed during the entire start-up operation. The dashed Ver connecting line between temperature measuring device 44 and valve 30 symbolizes their control technology coupling.

Wenn schließlich ein bestimmter vorgegebener Temperaturwert erreicht ist (6), wird das Ventil 42 geschlossen und Ventil 18 geöffnet, so dass anstelle des sonstigen sauerstoffhaltigen Gases nun der zu verbrennende (Sekundär-)Brennstoff über die Leitung 12, den Verdampfer 14 und die Austrittsvorrichtungen 16 dem Rezirkulationsweg 54 zugeführt wird. Aufgrund der hohen Temperaturen in der Brennkammer 24, die üblicherweise zwischen 750 und 900°C liegen, wird der über Leitung 12 zugeführte flüssige (Sekundär-)Brennstoff in Verdampfer 14 über die Siedetemperatur erhitzt und verdampft, so dass er als Brennstoffdampf aus Brennstoffzuführeinrichtungen 16 austritt, sich mit den heißen Verbrennungsgasen im Rezirkulationsweg 54 mischt und als Gemisch über die Öffnungen 52 in den Innenraum des Flammrohrs 56 eintritt. Zur Aufrechterhaltung der Temperaturen in Flammrohr und Brennraum wird jetzt nur noch eine relativ kleine Stützflamme benötigt, so dass nur geringe Mengen an primären Brennstoffs über das Ventil 30 dem Primärbrenner 26 zugeführt werden. Die exotherm verlaufende Oxidationsreaktion findet vorwiegend im Innenraum des Flammrohrs 56 statt, wobei die Aufrechterhaltung einer möglichst konstanten Abgastemperatur über die Steuerung der zugeführten Menge an flüssigem (Sekundär-)Brennstoff erfolgt. Dementsprechend wird das Ventil 18 in Abhängigkeit von den von der Temperatur-Messvorrichtung 44 gemessenen Werten mehr oder weniger weit geöffnet, wobei die gestrichelte Linie die Kopplung dieser beiden Funktionseinheiten veranschaulichen soll. Da die Oxidationsreaktion vorwiegend im Flammrohrinnenraum 56 und nicht in der nur kleinen Flamme abläuft, wird auch bei dieser Variente die sogenannte ”Prompt”-NOx-Bildung weitgehend unterdrückt. Auch die sogenannte ”thermische” NOx-Bildung ist aufgrund obengenannten Temperaturen zwischen 750 und 900°C vernachlässigbar, wodurch extrem niedrige Stickoxid-Konzentrationen im aus der Brennkammer 24 über die Leitung 22 ausgeleiteten Gas erzielt werden. Da die Stickoxide hauptsächlich in der Zone der Flammenverbrennung gebildet werden, ist es also erfindungswesentlich, die aus dem Brenner austretende Flamme möglichst klein zu halten.Finally, when a certain predetermined temperature value is reached ( 6 ), the valve becomes 42 closed and valve 18 open, so that instead of the other oxygen-containing gas now to be burned (secondary) fuel via the line 12 , the evaporator 14 and the exit devices 16 the recirculation path 54 is supplied. Due to the high temperatures in the combustion chamber 24 , which are usually between 750 and 900 ° C, is the over line 12 supplied liquid (secondary) fuel in evaporator 14 heated above the boiling temperature and evaporated, so he called fuel vapor from fuel feeders 16 exits, with the hot combustion gases in the recirculation path 54 mixes and as a mixture over the openings 52 in the interior of the flame tube 56 entry. To maintain the temperatures in the flame tube and combustion chamber, only a relatively small supporting flame is now required, so that only small amounts of primary fuel via the valve 30 the primary burner 26 be supplied. The exothermic oxidation reaction takes place predominantly in the interior of the flame tube 56 instead, with the maintenance of the most constant possible exhaust gas temperature via the control of the supplied amount of liquid (secondary) fuel. Accordingly, the valve 18 depending on the temperature measuring device 44 measured values more or less wide, the dashed line is to illustrate the coupling of these two functional units. Since the oxidation reaction predominantly in the flame tube interior 56 and does not run in the only small flame, the so-called "prompt" -NO x formation is largely suppressed in this Variente. Also, the so-called "thermal" NO x formation is negligible due to the above temperatures between 750 and 900 ° C, resulting in extremely low nitrogen oxide concentrations from the combustion chamber 24 over the line 22 discharged gas can be achieved. Since the nitrogen oxides are formed mainly in the zone of flame combustion, it is therefore essential to the invention to keep the flame emerging from the burner as small as possible.

In den 7 bis 9 ist schematisch eine in ihrer Gesamtheit mit 100 bezeichnete Vorrichtung zur oxidativen Reinigung eines über eine Leitung 102 der Vorrichtung 100 zugeführten Abgases in verschiedenen Betriebszuständen, nämlich im Ruhezustand (7), im Anfahrbetrieb (8) und im Reinigungsbetrieb (9) gezeigt. In die Vorrichtung 100 wurde die Vorrichtung 10 zur Verdampfung eines flüssigen Brennstoffs und nachfolgender stickoxidarmer Verbrennung desselben integriert, wobei die Brennstoffzuführeinrichtungen 16 in den Brennkammer-Vorraum 114 münden, so dass der verdampfte (Sekundär-)Brennstoff sich mit einem über die ebenfalls in dem Brennkammer-Vorraum 114 mündenden Leitung 12 zugeführten Abgas vermischen kann. Der Brennkammer-Vorraum 114 dient hier als Vormischraum.In the 7 to 9 is schematically one in its entirety with 100 designated apparatus for oxidative purification of a via a line 102 the device 100 supplied exhaust gas in various operating states, namely at rest ( 7 ), in start-up mode ( 8th ) and in the cleaning operation ( 9 ). Into the device 100 became the device 10 for the vaporization of a liquid fuel and subsequent low-NOx combustion thereof integrated, wherein the fuel supply means 16 in the combustion chamber anteroom 114 open, so that the evaporated (secondary) fuel itself with an over in the combustion chamber antechamber 114 opening line 12 can mix the supplied exhaust gas. The combustion chamber anteroom 114 serves as premixing room.

Die Vorrichtung 100 besteht dabei aus der im wesentlichen thermisch isolierten und mit einer Leitung 110 zum Ausleiten von Gasen versehenen Brennkammer 112 und dem Brennkammer-Vorraum 114, die über Durchtrittsöffnungen 120, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit nur einige mit Bezugszeichen versehen wurden, in dem Korb 122 des hier als Korbbrenner ausgebildeten Brenners 124 miteinander verbunden sind.The device 100 consists of the im essential thermally insulated and with a pipe 110 for discharging gases provided combustion chamber 112 and the combustion chamber anteroom 114 that have passages 120 of which, for reasons of clarity, only a few have been provided with reference numerals in the basket 122 of the here designed as a basket burner burner 124 connected to each other.

Der Brenner 124 kann über eine Leitung 126 mit Brenngas, z. B. Erdgas, versorgt werden, wobei zur Steuerung der dem Brenner zugeleiteten Brenngasmenge des Ventil 128 in die Leitung 126 eingeschaltet ist.The burner 124 can over a line 126 with fuel gas, z. As natural gas, are supplied, wherein for controlling the fuel gas supplied to the burner of the valve 128 into the pipe 126 is turned on.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt: Im Anfahrbetrieb (8 über die Leitung 12 wird noch kein Abgas in den Brennkammer-Vorraum 114 eingeleitet, sondern ein anderes sauerstoffhaltiges Gas, z. B. Umgebungsluft. Das Ventil 18 ist geschlossen, und über die Leitung 12 wird noch kein (Sekundär-)Brennstoff in die Brennkammer-Vorraum 114 eingeleitet. Anstelle dessen ist Ventil 42 geöffnet und über Leitung 40 strömt in geringen Mengen ein sonstiges sauerstoffhaltiges Gas, z. B. Umgebungsluft über den Verdampfer 14 in den Brennkammer-Vorraum 114.The device described operates as follows: In start-up mode ( 8th over the line 12 no exhaust gas is still in the combustion chamber antechamber 114 introduced, but another oxygen-containing gas, eg. B. ambient air. The valve 18 is closed, and over the line 12 there is no (secondary) fuel in the combustion chamber antechamber 114 initiated. Instead, valve is 42 opened and over wire 40 flows in small quantities of another oxygen-containing gas, eg. B. ambient air over the evaporator 14 in the combustion chamber anteroom 114 ,

Das Ventil 128 ist weit geöffnet und es bildet sich in dem Brennerkorb 122 eine bis weit in die Brennkammer 112 reichende Flamme aus, wodurch sich in der Brennkammer 112 und in dem die Brennkammer 112 über die Leitung 110 verlassenden Gas schnell ein gewünschter hoher Temperaturwert (in der Regel im Bereich zwischen 750 und 900°C) einstellt, der von einer die Austrittstemperatur des Gases in der Leitung 110 messenden Temperatur-Meßvorrichtung 116 ermittelt und über eine hier nicht weiter gezeigte, an sich bekannte Steuereinrichtung zur Steuerung der Ventile 18, 42 und 128 verwendet wird. Dabei wird während des Anfahrbetriebes, während dessen die Brennkammer aufgeheizt und noch kein Abgas gereinigt wird, lediglich das Ventil 128 mehr oder weniger weit geöffnet, während das Ventil 18 während des gesamten Anfahrbetriebes geschlossen bleibt. Die gestrichelte Verbindungslinie zwischen Temperatur-Meßvorrichtung 116 und Ventil 128 symbolisiert deren regelungstechnische Kopplung.The valve 128 is wide open and it forms in the burner basket 122 one far into the combustion chamber 112 reaching flame, resulting in the combustion chamber 112 and in that the combustion chamber 112 over the line 110 leaving gas quickly sets a desired high temperature value (usually in the range between 750 and 900 ° C), the one of the outlet temperature of the gas in the line 110 measuring temperature measuring device 116 determined and via a not shown here, known per se control device for controlling the valves 18 . 42 and 128 is used. In this case, during the start-up operation, during which the combustion chamber is heated and no exhaust gas is cleaned, only the valve 128 more or less wide open while the valve 18 remains closed during the entire start-up operation. The dashed line connecting the temperature measuring device 116 and valve 128 symbolizes their control technology coupling.

Wenn schließlich ein bestimmter vorgegebener Temperaturwert erreicht ist (9), wird anstelle des sonstigen sauerstoffhaltigen Gases über die Leitung 102 das zu reinigende, sauerstoffhaltige Abgas dem Brennkammer-Vorraum 114, der jetzt als Vormischraum dient, zugeführt. Gleichzeitig wird das Ventil 42 geschlossen und Ventil 18 geöffnet. Aufgrund der hohen Temperaturen in der Brennkammer 112, die üblicherweise zwischen 750 und 900°C liegen, wird der über Leitung 12 zugeführte flüssige (Sekundär-)Brennstoff in Verdampfer 14 über die Siedetemperatur erhitzt und verdampft, so dass er als Brennstoffdampf über die Brennstoffzuführeinrichtungen 16 in den Vormischraum 114 eintritt. Anstelle des sonstigen sauerstoffhaltigen Gases können sich nun Abgas und der in Verdampfer 14 generierte und über die Austrittsvorrichtungen 16 zugeführte (Sekundär-)Brennstoffdampf in dem in der 9 zur Verdeutlichung schraffierten Vormischraum 114 vermischen, bevor sie durch die Öffnungen in dem Brennerkorb 122 in die Brennkammer 112 übertreten.Finally, when a certain predetermined temperature value is reached ( 9 ), is replaced by the other oxygen-containing gas over the line 102 the oxygen-containing exhaust gas to be cleaned, the combustion chamber antechamber 114 , which now serves as premixing room, fed. At the same time the valve 42 closed and valve 18 open. Due to the high temperatures in the combustion chamber 112 , which are usually between 750 and 900 ° C, is the over line 12 supplied liquid (secondary) fuel in evaporator 14 heated above the boiling temperature and evaporated, so he as fuel vapor through the fuel supply 16 in the premix room 114 entry. Instead of the other oxygen-containing gas can now exhaust and evaporator 14 generated and via the exit devices 16 fed (secondary) fuel vapor in the in 9 for clarity, hatched premix space 114 Mingle before passing through the openings in the burner basket 122 into the combustion chamber 112 transgressed.

Zur Aufrechterhaltung der Temperaturen in dem Brennraum wird jetzt nur noch eine relativ kleine Stützflamme benötigt, so dass nur etwa 5 bis 10% des gesamten Brennstoff-Mengenstromes über das Ventil 128 dem Brenner 124 zugeführt werden. Die exotherm verlaufende Oxidationsreaktion findet vorwiegend in der vorzugsweise aus thermisch isolierenden Wänden aufgebauten Brennkammer 112 statt, wobei die Aufrechterhaltung einer möglichst konstanten Abgastemperatur über die Steuerung der dem Abgas in dem Vormischraum 114 zugemischten, verdampften (Sekundär-)Brennstoffmenge erfolgt. Dementsprechend wird das Ventil 18 in Abhängigkeit von den von der Temperatur-Messvorrichtung 116 gemessenen Werten mehr oder weniger weit geöffnet, wobei die gestrichelte Linie die Kopplung dieser beiden Funktionseinheiten veranschaulichen soll. Da auch hier die Oxidationsreaktion vorwiegend in der Brennkammer 112 und nicht in der nur kleinen Flamme im Brennerkorb 122 abläuft, wird die sogenannte ”Prompt”-NOx-Bildung, weitgehend unterdrückt. Da zudem bei den in einer solchen thermischen Nachverbrennungsvorrichtung üblichen, obengenannten Temperaturen zwischen 750 und 900°C die sogenannte ”thermische” NOx-Bildung vernachlässigbar ist, lassen sich mit einer solchen Vorrichtung extrem niedrige Stickoxid-Konzentrationen im aus der Brennkammer 112 über die Leitung 110 ausgeleiteten Gas, dem sogenannten Reingas, erzielen.To maintain the temperatures in the combustion chamber, only a relatively small support flame is now required, so that only about 5 to 10% of the total fuel flow rate through the valve 128 the burner 124 be supplied. The exothermic oxidation reaction takes place predominantly in the combustion chamber, which is preferably constructed of thermally insulating walls 112 instead of maintaining the most constant possible exhaust gas temperature via the control of the exhaust gas in the premixing chamber 114 admixed, evaporated (secondary) fuel quantity takes place. Accordingly, the valve 18 depending on the temperature measuring device 116 measured values more or less wide, the dashed line is to illustrate the coupling of these two functional units. Since also here the oxidation reaction predominantly in the combustion chamber 112 and not in the small flame in the burner basket 122 expires, the so-called "prompt" -NO x formation, largely suppressed. In addition, since the so-called "thermal" NO x formation is negligible in the above-mentioned temperatures between 750 and 900 ° C. which are usual in such a thermal afterburning apparatus, extremely low nitrogen oxide concentrations in the combustion chamber can be achieved with such a device 112 over the line 110 discharged gas, the so-called clean gas, achieve.

Auch hier ist es erfindungswesentlich, die aus dem Brenner austretende Flamme möglichst klein zu halten. Im Reinigungsbetrieb erfolgt dies wie folgt: Das dem Brenner 124 über die Leitung 126 zugeführte Brenngas, also z. B. Erdgas, wird unter ”fetten” Bedingungen derart oxidiert, dass sauerstoffhaltiges Abgas stufenweise (entsprechend der Lage der Öffnungen 120 im Brennerkorb 122 in 7) zugeführt wird. Der über die Brennstoffzuführeinrichtungen 16 in den Vormischraum 114 eingeleitete (Sekundär-)Brennstoff vermischt sich dort mit dem über die Leitungen 12 zugeführten Abgas vor dem Eintritt in den Brennraum 112 und wird dadurch so weit verdünnt, dass es als ”zündunwilliges” Gemisch (Gemisch außerhalb der Zündgrenze) anzusehen ist und deshalb nicht als Flamme, sondern lediglich im Brennraum in der Gasphase oxidiert (flammenlose Oxidation). Das Abgas muss im übrigen nicht mit einem bestimmten Druck in den Brennraum eingeblasen werden, lediglich der Druckverlust des Brennerkorbes (in der Größenordnung von 10 bis 15 mbar) ist zu überwinden.Again, it is essential to the invention to keep the emerging from the burner flame as small as possible. In cleaning mode, this is done as follows: The burner 124 over the line 126 supplied fuel gas, ie z. As natural gas is oxidized under "rich" conditions such that oxygen-containing exhaust gas gradually (according to the position of the openings 120 in the burner basket 122 in 7 ) is supplied. The about the fuel supply 16 in the premix room 114 introduced (secondary) fuel mixes there with the over the lines 12 supplied exhaust gas before entering the combustion chamber 112 and is thereby diluted to such an extent that it can be regarded as an "ignition-unwanted" mixture (mixture outside the ignition limit) and therefore not oxidized as a flame but only in the combustion chamber in the gas phase (flameless oxidation). The exhaust gas must not otherwise with egg be blown at a certain pressure in the combustion chamber, only the pressure drop of the burner basket (in the order of 10 to 15 mbar) is overcome.

Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind zahlreiche Abwandlungen und Weiterbildungen möglich, die sich z. B. auf den Brenner beziehen. So ist es z. B. möglich, anstelle der gezeigten Korbbrenner auch sogenannte Punktbrenner zu verwenden. Erfindungswesentlich ist jedenfalls, dass dem zu reinigenden Abgas der verdampfte (Sekundär-)Brennstoff bereits vor Eintritt in die Brennkammer beigemischt wird, so dass sich nur eine relativ kleine Flamme ausbildet und die Oxidationsreaktion von Brennstoffdampf und den in dem Abgas befindlichen organischen Verbindungen vornehmlich als Gasphasenoxidation erfolgt.in the The scope of the inventive concept are numerous modifications and Further education possible, the z. B. refer to the burner. So it is z. B. possible, instead the basket burner shown to use so-called point burner. At least essential to the invention is that the exhaust gas to be cleaned the evaporated (secondary) fuel already admixed before entering the combustion chamber, so that only a relatively small flame forms and the oxidation reaction of fuel vapor and the organic in the exhaust gas Compounds primarily takes place as gas phase oxidation.

Claims (11)

Verfahren zur Verdampfung und Verbrennung von Flüssigbrennstoff, bei welchem der Flüssigbrennstoff als Sekundärbrennstoff im Anschluss an eine mit einem Primärbrennstoff betriebene Anlaufphase verbrannt wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte während der Phasen (a) und (b): (a) während einer ersten Phase (Anlaufphase) – wird ein Primärbrennstoff einer Brennkammer (24; 112) zugeführt und verbrannt, wobei Brenn- und Abgase in einer Vorzugs-Strömungsrichtung durch die Brennkammer strömen, – wird ein als Wärmetauscher ausgebildeter, innerhalb der Brennkammer (24; 112) im Brenn- und Abgasstrom des Primärbrenners befindlicher Verdampfer (14) von Luft oder sauerstoffhaltigem Gas als Spülgas durchströmt, (b) während einer zweiten Phase (stationäre Phase) – wird die Luft oder das Spülgas im Verdampfer (14) ab Erreichen einer bestimmten Temperatur an einer vorbestimmten Stelle innerhalb des Brennsystems durch Sekundärbrennstoff ersetzt, – wird der Sekundärbrennstoff durch den Verdampfer (14) innerhalb der Brennkammer (24; 112) im Gegenstrom zu den Brenn- und Abgasen des Primärbrenners (26; 124) zugeführt und vor oder in die Brennkammer eingebracht, – wird die Zufuhr des Primärbrennstoffs verringert.A process for vaporizing and burning liquid fuel in which the liquid fuel is burned as a secondary fuel following a run-up phase with a primary fuel, characterized by the following steps during phases (a) and (b): (a) during a first phase (start-up phase ) - is a primary fuel of a combustion chamber ( 24 ; 112 ) and burned, with combustion and exhaust gases flowing in a preferred flow direction through the combustion chamber, - is formed as a heat exchanger, within the combustion chamber ( 24 ; 112 ) located in the combustion and exhaust gas flow of the primary burner evaporator ( 14 (b) during a second phase (stationary phase) - is the air or the purge gas in the evaporator ( 14 ) is replaced by secondary fuel after reaching a certain temperature at a predetermined point within the combustion system, - the secondary fuel is passed through the evaporator ( 14 ) within the combustion chamber ( 24 ; 112 ) in countercurrent to the combustion and exhaust gases of the primary burner ( 26 ; 124 ) and introduced before or into the combustion chamber, - the supply of the primary fuel is reduced. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärbrennstoff ausgangs eines im Wesentlichen isothermen Hochtemperaturbereiches in der Brennkammer (24; 112), weiter vorzugsweise im Verdampfer (14) und/oder in der Abgasableitung (22; 110) zugeführt wird.A method according to claim 1, characterized in that the secondary fuel output of a substantially isothermal high temperature region in the combustion chamber ( 24 ; 112 ), more preferably in the evaporator ( 14 ) and / or in the exhaust gas discharge ( 22 ; 110 ) is supplied. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens 600°C, vorzugsweise wenigstens 800°C gemessen werden, bevor in Phase (b) das im Verdampfer (14) befindliche Spülgas durch den flüssigen Sekundärbrennstoff ersetzt wird.A method according to claim 2, characterized in that at least 600 ° C, preferably at least 800 ° C are measured before in phase (b) that in the evaporator ( 14 ) purge gas is replaced by the liquid secondary fuel. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärbrennstoffzufuhr in Phase (b) in Abhängigkeit von der Sekundärbrennstoffzufuhr reduziert wird und vorzugsweise bis auf Null heruntergefahren wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized that the primary fuel supply in phase (b) depending from the secondary fuel supply is reduced and preferably shut down to zero. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärbrennstoffzufuhr in Abhängigkeit von der Abgastemperatur gesteuert wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that the primary fuel supply dependent on is controlled by the exhaust gas temperature. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Spülluft und/oder Sekundärbrennstoff außerhalb des Flammbereichs des Primärbrenners (26; 124) eingebracht werden.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that purge air and / or secondary fuel outside the flame region of the primary burner ( 26 ; 124 ) are introduced. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenn- und Abgasstrom innerhalb der Brennkammer (24; 112) rezirkuliert wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the combustion and exhaust gas flow within the combustion chamber ( 24 ; 112 ) is recirculated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärbrennstoff mit dem rezirkulierten Brenn- und Abgas zugeführt wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized that the secondary fuel is supplied with the recirculated fuel and exhaust gas. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärbrennstoff mit der Verbrennungsluft für den Primärbrenner (26; 124) zugeführt wird.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the secondary fuel with the combustion air for the primary burner ( 26 ; 124 ) is supplied. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Verbrennungsluft für den Primärbrenner (26; 124) ein oxidativ durch Nachverbrennung zu reinigendes Abgas zugeführt wird.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that with the combustion air for the primary burner ( 26 ; 124 ) is supplied oxidatively by post combustion to be cleaned exhaust gas. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärbrennstoff ein Öl, vorzugsweise ein Pflanzenöl oder ein Pflanzenöl enthaltendes Gemisch ist.Method according to one of claims 1 to 10, characterized that the secondary fuel an oil, preferably a vegetable oil or a vegetable oil containing mixture.
DE102006034479A 2006-07-26 2006-07-26 Process for the evaporation and combustion of liquid fuel Active DE102006034479B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006034479A DE102006034479B4 (en) 2006-07-26 2006-07-26 Process for the evaporation and combustion of liquid fuel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006034479A DE102006034479B4 (en) 2006-07-26 2006-07-26 Process for the evaporation and combustion of liquid fuel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102006034479A1 DE102006034479A1 (en) 2008-01-31
DE102006034479B4 true DE102006034479B4 (en) 2010-08-19

Family

ID=38859278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006034479A Active DE102006034479B4 (en) 2006-07-26 2006-07-26 Process for the evaporation and combustion of liquid fuel

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006034479B4 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1027864A (en) * 1911-07-12 1912-05-28 Automatic Welding Company Continuous process of manufacturing metal tubes.
EP0097315A2 (en) * 1982-06-21 1984-01-04 Progress-Werk Oberkirch Ag Oil burner arrangement for field ranges
DE3927159A1 (en) * 1989-08-17 1991-02-21 Kaercher Gmbh & Co Alfred PRESSURE EVAPORATOR BURNER, ESPECIALLY FOR FIELD COOKING STOVES
FR2803905A1 (en) * 2000-01-17 2001-07-20 Gilbert Bouchet Boiler fuelled by vegetable oil has coiled tube in base of firebox to superheat oil for easier vaporisation
DE10342763A1 (en) * 2003-09-16 2005-07-07 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Gas burner for liquid fuel

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1027864A (en) * 1911-07-12 1912-05-28 Automatic Welding Company Continuous process of manufacturing metal tubes.
EP0097315A2 (en) * 1982-06-21 1984-01-04 Progress-Werk Oberkirch Ag Oil burner arrangement for field ranges
DE3927159A1 (en) * 1989-08-17 1991-02-21 Kaercher Gmbh & Co Alfred PRESSURE EVAPORATOR BURNER, ESPECIALLY FOR FIELD COOKING STOVES
FR2803905A1 (en) * 2000-01-17 2001-07-20 Gilbert Bouchet Boiler fuelled by vegetable oil has coiled tube in base of firebox to superheat oil for easier vaporisation
DE10342763A1 (en) * 2003-09-16 2005-07-07 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Gas burner for liquid fuel

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006034479A1 (en) 2008-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1995515B1 (en) Supported FLOX operation and burner therefor
DE2461078C2 (en) Process for reducing the content of nitrogen oxides, carbon monoxide and carbon in an exhaust gas, as well as a furnace for carrying out the process
DE2622415A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR THE OPTIONAL COMBUSTION OF GASEOUS AND LIQUID FUELS
DE2700671C2 (en) Blue-burning oil burner
EP2986911B1 (en) Central burner for multi-fuel, multi-lance burner system
EP0392158A2 (en) Method for operating a combustion plant for fossil fuels
WO2017140631A1 (en) Burner unit and device for the temperature control of objects
EP1754937B1 (en) Burner head and method of combusting fuel
EP1673576B1 (en) Method and device for the combustion of fuel
DE102006034479B4 (en) Process for the evaporation and combustion of liquid fuel
EP2126471B1 (en) Hollow flame
DE2751524A1 (en) Oil burner with blue combustion flame - recirculates combustion gases and has specified length to dia. ratios for mixing and flame tubes
EP3032171B1 (en) Regenerativ heated radiant tube
EP3650753B1 (en) Method and device for flameless staged combustion
EP2527734A1 (en) Industrial burner with low NOX emissions
DE102016118632A1 (en) Combustion system, use of a combustor system with an attached turbine, and method of performing a combustion process
AT404399B (en) METHOD AND BURNER FOR BURNING IN PARTICULAR LIQUID FUELS
WO2022200174A1 (en) Burner
DE4119278C2 (en) Burner device
EP2846091A1 (en) Oxy-gas-brenner mit glühzündung
EP0543155A1 (en) Method for a low-pollutant combustion in a power plant boiler
WO2022117345A1 (en) Device and method for supplying combustion air and for recirculating exhaust gas for a burner
DE1962839B2 (en) Device for burning exhaust gas
EP2035747A2 (en) Combustion process and fuel reservoir therefor
DD301338A7 (en) OIL BURNER WITH WATER VAPOR REMOVAL

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20150203

R073 Re-establishment requested
R124 Re-establishment decision now final