DE102016117252A1 - Method for operating a burner and firing device - Google Patents

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Volker Scharnagl
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Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Brenners (2) für eine Glasschmelzwanne (7), wobei dem Brenner (2) zur Erzeugung einer Diffusionsflamme (1) ein Brenngas (3) über wenigstens eine Brenngaszuführung zugeführt wird, wobei dem Brenngas (3) zumindest teilweise eine die Flammenkerntemperatur der Diffusionsflamme (1) senkende Komponente (5) zugemischt wird.Method for operating a burner (2) for a glass melting tank (7), wherein the burner (2) for producing a diffusion flame (1) a fuel gas (3) via at least one fuel gas supply is supplied, wherein the fuel gas (3) at least partially a the Flammenkerntemperatur the diffusion flame (1) lowering component (5) is mixed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Brenners für eine Glasschmelzwanne, wobei dem Brenner zur Erzeugung einer Diffusionsflamme ein Brenngas über wenigstens eine Brenngaszuführung zugeführt wird, sowie eine Brennvorrichtung.The invention relates to a method for operating a burner for a glass melting tank, wherein the burner for generating a diffusion flame, a fuel gas is supplied via at least one fuel gas supply, and a combustion device.

Zum Herstellen von Glasschmelzen bei der Herstellung von Glas werden Glasschmelzwannen eingesetzt. In der Glasschmelzwanne werden Rohstoffe, die ein Gemenge bilden, zu einer flüssigen Glasschmelze aufgeschmolzen, wofür üblicherweise mehrere Brenner eingesetzt werden, um entsprechende Diffusionsflammen in der Glasschmelzwanne zu erzeugen. For the production of glass melts in the manufacture of glass glass melting tanks are used. In the glass melting tank, raw materials which form a mixture are melted into a molten glass melt, for which purpose usually several burners are used in order to produce corresponding diffusion flames in the glass melting tank.

In der Glasschmelzwanne herrschen äußerst hohe Temperaturen, insbesondere Temperaturen von 1.500 °C oder höher, so dass ein Problem durch eine erhöhte Entstehung von Stickoxiden (NOX) besteht. Ab Verbrennungsprozessen, bei denen Temperaturen größer etwa 800 °C auftreten, besteht das Risiko, dass Stickoxide entstehen, nachdem die Verbrennungsluft üblicherweise etwa 79 Vol.% Stickstoff enthält. Stickstoff und Sauerstoff reagieren unter Zuführung von Energie zu etwa 90 % zu NO, zu etwa 10 % zu NO2. Nachdem der genaue Prozentsatz nicht bekannt und abhängig von verschiedenen Faktoren ist, werden die entsprechenden Gase allgemein als Stickoxide oder NOX bezeichnet.Is the glass melting tank prevail extremely high temperatures, in particular temperatures of 1,500 ° C or higher, so that a problem due to an increased formation of nitrogen oxides (NO X). From combustion processes in which temperatures greater than about 800 ° C occur, there is a risk that nitrogen oxides arise after the combustion air usually contains about 79 vol.% Nitrogen. Nitrogen and oxygen react to supply about 90% NO, about 10% NO 2 . Since the exact percentage is not known and depends on various factors, the corresponding gases are commonly referred to as nitrogen oxides or NO x .

Die Menge an Stickoxiden, die in einer Glasschmelzwanne entstehen können, hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, beispielsweise der Wannengeometrie, der Art des Brennstoffes, dem Sauerstoffgehalt von Abgas und Abluft bzw. dem Kohlenmonoxid-Gehalt, den Flammentemperaturen, den Rohstoffen im Gemenge und dergleichen. Daher wird häufig zwischen unterschiedlichen Arten der Stickoxide gemäß der Entstehung unterschieden, beispielsweise nach Brennstoff-Stickoxiden, thermischen Stickoxiden, Prompt-Stickoxiden und dergleichen.The amount of nitrogen oxides that can be produced in a glass melting tank depends on a variety of factors, such as the tub geometry, the type of fuel, the oxygen content of exhaust gas and exhaust air or the carbon monoxide content, the flame temperatures, the raw materials in the batch and like. Therefore, a distinction is often made between different types of nitrogen oxides according to the formation, for example, after fuel nitrogen oxides, thermal nitrogen oxides, prompt nitrogen oxides and the like.

Im Stand der Technik existierten bereits verschiedene Ansätze, um den Ausstoß an Stickoxiden zu verhindern, beispielsweise eine Verwendung anderer Brennstoffe, höhere Verweilzeiten in der Glasschmelzwanne, Anpassung der Oberofentemperatur, insbesondere durch Primärmaßnahmen oder Wannengeometrie, und dergleichen. Nichtsdestotrotz besteht auch weiterhin ein großer Bedarf an einfach zu realisierenden Möglichkeiten zur Reduzierung der Stickoxide, nachdem insbesondere auch Anforderungen hinsichtlich des Umweltschutzes immer strenger werden.Various approaches already existed in the prior art to prevent the emission of nitrogen oxides, for example the use of other fuels, higher residence times in the glass melting tank, adaptation of the oven temperature, in particular by primary measures or tub geometry, and the like. Nevertheless, there is still a great need for easy-to-implement opportunities for reducing nitrogen oxides, especially as environmental protection requirements become more stringent.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Reduzierung der Stickoxid-Emissionen in Glasschmelzprozessen anzugeben.The invention is therefore based on the object of specifying a possibility for reducing the nitrogen oxide emissions in glass melting processes.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass dem Brenngas zumindest teilweise eine die Flammenkerntemperatur der Diffusionsflamme senkende Komponente zugemischt wird.To solve this problem, it is provided according to the invention in a method of the type mentioned that the fuel gas at least partially a component of the flame core temperature of the diffusion flame is added.

Der Erfindung liegt also die Idee zugrunde, eine Mischung des Brenngases mit wenigstens einer weiteren Komponente im bzw. unmittelbar nach dem Brenner zu realisieren, um so die Flammenkerntemperatur zu erniedrigen. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mit steigenden auftretenden Temperaturen im Verbrennungsprozess die Menge an thermischen Stickoxiden, welche einen großen Anteil bei Temperaturen größer als etwa 800 °C darstellen, stark zunimmt, so dass durch eine Absenkung der Flammenkerntemperatur eine deutliche Reduzierung der Stickoxid-Emissionen erreicht wird, da mit sinkender Flammenkerntemperatur die Reaktion zur Bildung von Stickoxiden deutlich minimiert wird. Möglich kann dabei auch die Verwendung von mehr als einer weiteren Komponente sein.The invention is therefore based on the idea to realize a mixture of the fuel gas with at least one further component in or immediately after the burner so as to lower the flame kernel temperature. This is based on the finding that with increasing temperatures occurring in the combustion process, the amount of thermal nitrogen oxides, which represent a large proportion at temperatures greater than about 800 ° C, greatly increases, so that by lowering the flame kernel temperature a significant reduction in nitrogen oxide emissions is achieved because with decreasing flame kernel temperature, the reaction to form nitrogen oxides is significantly minimized. It may also be possible to use more than one further component.

Das Zufügen der weiteren Komponente insbesondere, wie noch genauer dargelegt werden wird, in das Zentrum der Diffusionsflamme selber, bewirkt nicht nur die Möglichkeit der Abkühlung durch die veränderte Zusammensetzung des aus der wenigstens einen Düse des Brenners austretenden Gasstroms zumindest im Zentralbereich der Diffusionsflamme, sondern, falls nicht Stickstoff als zusätzliche Komponente hergenommen werden soll, reduziert auch in gewissem Maße den Anteil an zur Verfügung stehendem Stickstoff, der innerhalb der Flamme reagieren kann. Eine Vielzahl von Substanzen bzw. Mischungen von Substanzen können eingesetzt werden, um die Flammenkerntemperatur der Diffusionsflamme abzusenken, so dass als Komponente beispielsweise Wasserdampf und/oder Sauerstoff und/oder Kohlendioxid und/oder ein Inertgas und/oder ein Aerosol und/oder ein Öl, insbesondere Maschinenöl und/oder Erdöl, verwendet werden können. Dabei wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Verwendung von Wasserdampf besonders bevorzugt. Denn es hat sich herausgestellt, dass durch stattfindende Reaktionen, insbesondere die Entstehung von Kohlendioxid und Wasserstoff, Wasserdampf neben der Senkung der Flammenkerntemperatur auch eine Anpassung der Strahlungseigenschaften der Diffusionsflamme bewirkt, die dem Energieeintrag in die Glasschmelze zuträglich ist, diesen also deutlich verbessert. Damit wird die Strahlungsemission der Flamme verändert. Auch andere Komponenten können einen derartigen Effekt bewirken, so dass es insgesamt im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt ist, eine neben der Senkung der Flammenkerntemperatur eine Anpassung der Strahlungseigenschaften der Diffusionsflamme für einen effektiveren Energieübertrag in die Glasschmelze bewirkende Komponente zu verwenden. Gezeigt hat sich insbesondere, dass Kohlendioxid eine ähnliche Wirkung wie Wasserdampf zeigt und daher ebenso zweckmäßig im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann.The addition of the further component in particular, as will be explained in more detail in the center of the diffusion flame itself, not only causes the possibility of cooling by the altered composition of the emerging from the at least one nozzle of the burner gas flow at least in the central region of the diffusion flame, but If nitrogen is not to be taken as an additional component, it also reduces, to some extent, the amount of available nitrogen that can react within the flame. A multiplicity of substances or mixtures of substances can be used to lower the flame kernel temperature of the diffusion flame, so that, for example, water vapor and / or oxygen and / or carbon dioxide and / or an inert gas and / or an aerosol and / or an oil, In particular, machine oil and / or petroleum can be used. In the context of the present invention, the use of water vapor is particularly preferred. Because it has been found that by taking place reactions, in particular the formation of carbon dioxide and hydrogen, water vapor in addition to lowering the flame core temperature also causes an adjustment of the radiation properties of the diffusion flame, which is beneficial to the energy input into the molten glass, so this significantly improved. This changes the radiation emission of the flame. Other components may also cause such an effect, so that it is generally preferred in the context of the present invention, in addition to the lowering of the flame core temperature, an adaptation of the Radiation properties of the diffusion flame for a more effective energy transfer in the glass melt causing component to use. In particular, it has been shown that carbon dioxide exhibits a similar effect to water vapor and can therefore also be used expediently in the context of the present invention.

Werden Flüssigkeiten umfassende und/oder von Flüssigkeiten ausgehende Komponenten verwendet, sei noch angemerkt, dass es zweckmäßig ist, einen Zerstäuber und/oder einen Verdampfer (Vaporisator) einzusetzen, um entsprechenden Dampf bzw. ein entsprechendes Aerosol erzeugen zu können. It is also noted that it is expedient to use an atomizer and / or an evaporator (vaporiser) in order to be able to generate corresponding vapor or a corresponding aerosol if components comprising liquids and / or components starting from liquids are used.

Die Verwendung von Inertgasen an sich unterdrückt zu heftige, wärmeerzeugende Reaktionen im Flammenkern und führt daher zu der gewünschten, positiven Wirkung. Das Einbringen von Sauerstoff sorgt für eine Verschiebung des Stickstoffanteils zu geringeren Werten bei dem unmittelbar zur Verbrennung herangezogenen Sauerstoff.The use of inert gases per se suppresses vigorous, heat-generating reactions in the flame kernel and therefore leads to the desired positive effect. The introduction of oxygen causes a shift in the proportion of nitrogen to lower values in the oxygen used directly for combustion.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass ein eine Innendüse und eine Außendüse aufweisender Brenner verwendet wird und die Komponente zumindest vornehmlich durch die Innendüse ausgestoßen wird. Im Stand der Technik wurden bereits Brenner vorgeschlagen, die nicht eine einzige Düse aufweisen, sondern durch eine Innendüse und eine Außendüse gekennzeichnet sind. Diese Brenner wurden meist genutzt, um die Flammenform und die Flammeneigenschaften dadurch einzustellen, dass unterschiedliche Drücke bzw. Brenngasströme an der Außendüse und der Innendüse angelegt wurden. Nachdem die Innendüse jene ist, die hauptsächlich den Flammenkern der Diffusionsflamme versorgt, ist es zweckmäßig, die Komponente zumindest vornehmlich durch die Innendüse auszustoßen. Die Verwendung einer Innendüse und einer Außendüse schafft mithin Freiheitsgrade, die es ermöglichen, die Komponente auf die Art und Weise in die Diffusionsflamme einzubringen, dass sie ihre gewünschte Wirkung optimal erfüllen kann.A particularly preferred embodiment of the present invention provides that a burner having an inner nozzle and an outer nozzle is used and the component is ejected at least primarily through the inner nozzle. In the prior art, burners have already been proposed that do not have a single nozzle but are characterized by an inner nozzle and an outer nozzle. These burners were mostly used to adjust the flame shape and flame characteristics by applying different pressures or fuel gas streams to the outer nozzle and the inner nozzle. After the inner nozzle is the one which mainly supplies the flame core of the diffusion flame, it is expedient to eject the component at least mainly through the inner nozzle. The use of an inner nozzle and an outer nozzle thus creates degrees of freedom which make it possible to introduce the component into the diffusion flame in such a way that it can optimally fulfill its desired effect.

In diesem Zusammenhang wird es besonders bevorzugt, wenn die Innendüse und die Außendüse getrennte Gaszuführungen aufweisen und die Komponente nur über die Innendüse ausgestoßen wird. Durch getrennte Gaszuführungen zu der Innendüse und der Außendüse werden letztlich die Ausstoßmenge und die Ausstoßgeschwindigkeit voneinander entkoppelt, was insbesondere dahingehend vorteilhaft ist, dass es sich gezeigt hat, dass langsamere Ausstoßgeschwindigkeiten, beispielsweise kleiner als 50 m/s, an der Innendüse den durch die Erfindung erreichten Effekt weiter begünstigen.In this connection, it is particularly preferred if the inner nozzle and the outer nozzle have separate gas feeds and the component is ejected only via the inner nozzle. By separate gas supply to the inner nozzle and the outer nozzle ultimately the discharge rate and the discharge speed are decoupled from each other, which is particularly advantageous in that it has been shown that slower discharge rates, for example, less than 50 m / s, at the inner nozzle by the invention effect further achieved.

Die Komponente kann beispielsweise über eine geeignete Mischvorrichtung in den Gasstrom zur Innendüse eingebracht werden, bevorzugt ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch, wenn über die Innendüse ausschließlich die Komponente ausgestoßen wird. Es hat sich gezeigt, dass dies dem Erreichen der erfindungsgemäß gewünschten Ziele, insbesondere der Reduzierung der Stickoxide, besonders zuträglich ist. Entsprechend kann dann die Gaszuführung für die Außendüse wie üblich an das Brenngas angeschlossen werden, die Gaszuführung für die Innendüse an eine Quelle der Komponente, beispielsweise einen Verdampfer und/oder Zerstäuber. Der tatsächliche Vermischungsvorgang findet dann im Ausströmbereich statt, wobei als weiterer Freiheitsgrad zur weiteren Optimierung im Übrigen auch eine relative Position von Innendüse zur Außendüse herangezogen werden kann, worauf im Folgenden noch näher eingegangen werden wird.The component can be introduced for example via a suitable mixing device in the gas stream to the inner nozzle, it is preferred in the context of the present invention, however, if only the component is ejected via the inner nozzle. It has been found that this is particularly conducive to achieving the desired goals according to the invention, in particular the reduction of nitrogen oxides. Accordingly, then the gas supply for the outer nozzle can be connected as usual to the fuel gas, the gas supply for the inner nozzle to a source of the component, such as an evaporator and / or atomizer. The actual mixing process then takes place in the outflow region, wherein, as a further degree of freedom, a relative position of the inner nozzle to the outer nozzle can also be used for further optimization, as will be discussed in more detail below.

Es hat sich im Kontext der Verwendung einer Innendüse und einer Außendüse zudem als äußerst zweckmäßig erwiesen, wenn die Ausströmgeschwindigkeit aus der Innendüse kleiner als die Ausströmgeschwindigkeit aus der Außendüse und/oder ein Grenzwert, insbesondere 50 m/s, gewählt wird. Damit verbleiben die aus der Innendüse austretenden Substanzen im Bereich des Flammenkerns und können im Fall der Komponente dort ihre Wirkung tun.It has also proved to be extremely useful in the context of using an inner nozzle and an outer nozzle when the Ausströmgeschwindigkeit from the inner nozzle is smaller than the Ausströmgeschwindigkeit from the outer nozzle and / or a threshold, in particular 50 m / s, is selected. Thus, the exiting from the inner nozzle substances remain in the flame kernel and can do their work in the case of the component there.

Es sind auch Brenner bekannt, bei denen sich die relative Position der Innendüse zur Außendüse über ein Stellmittel verändern lässt, um eine frühere oder spätere Mischung zu erlauben. Auch dieser Freiheitsgrad kann zur weiteren Optimierung genutzt werden, wobei bevorzugt die relative Stellung der Innendüse zu der Außendüse in einem den Ausstoß von Stickoxiden minimierenden Optimierungsverfahren gewählt wird. Weitere mögliche, insbesondere gewichtet eingebrachte Optimierungsziele umfassen den Energieeintrag in das Glas erhöhende Strahlungseigenschaften. Es sei darauf hingewiesen, dass es möglich ist, in dem Optimierungsverfahren gleichzeitig die Ausströmgeschwindigkeit aus der Innendüse, insbesondere gemeinsam mit oder im Verhältnis zu der Ausströmgeschwindigkeit aus der Außendüse, und die relative Stellung der Innendüse zu der Außendüse zu optimieren.Burners are also known in which the relative position of the inner nozzle to the outer nozzle can be changed by means of an adjusting means in order to permit earlier or subsequent mixing. This degree of freedom can also be used for further optimization, wherein preferably the relative position of the inner nozzle to the outer nozzle is selected in an optimization method minimizing the emission of nitrogen oxides. Further possible, in particular weighted, introduced optimization targets include the energy input into the glass increasing radiation properties. It should be noted that it is possible in the optimization process at the same time to optimize the outflow velocity from the inner nozzle, in particular together with or in relation to the Ausströmgeschwindigkeit from the outer nozzle, and the relative position of the inner nozzle to the outer nozzle.

Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung auch eine Brennvorrichtung für eine Glasschmelzwanne, umfassend einen Brenngas nutzenden Brenner mit wenigstens einer Gaszuführung als Teil einer Zuführungsvorrichtung, wobei die Zuführungsvorrichtung ein Einleitmittel für eine die Flammenkerntemperatur der Diffusionsflamme senkende, dem Brenngas zumindest teilweise zuzumischende Komponente aufweist. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf die erfindungsgemäße Brennvorrichtung übertragen, so dass auch mit dieser die bereits genannten Vorteile erhalten werden können.In addition to the method, the invention also relates to a firing apparatus for a glass melting tank, comprising a burner using fuel gas with at least one gas supply as part of a supply device, wherein the supply device comprises an introduction means for the flame core temperature of the diffusion flame lowering, the fuel gas at least partially zuzusumende component. All statements regarding the method according to the invention can be analogous transferred to the burning device according to the invention, so that even with this the advantages already mentioned can be obtained.

Insbesondere ist es mithin zweckmäßig, wenn der Brenner eine Innendüse und eine Außendüse mit jeweils getrennten Gaszuführungen aufweist, wobei das Einleitmittel zum Einleiten der Komponente insbesondere ausschließlich in die Gaszuführung zu der Innendüse ausgebildet ist. Wie bereits bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens erwähnt wurde, bietet die Verwendung von Gasbrennern mit Innendüsen und Außendüsen die vorteilhafte Möglichkeit, die Verteilung der Komponente, insbesondere auch innerhalb der Diffusionsflamme, zu regeln bzw. allgemein gesagt zu beeinflussen, so dass sie gezielt dort eingebracht werden kann, wo sie ihre maximale Wirkung entfaltet, mithin den Ausstoß von Stickoxiden maximal reduziert und/oder die Strahlungseigenschaften der Diffusionsflamme im Hinblick auf den Energieeintrag gegebenenfalls zusätzlich verbessert.In particular, it is therefore expedient for the burner to have an inner nozzle and an outer nozzle, each with separate gas feeds, wherein the introduction means for introducing the component is designed in particular exclusively in the gas feed to the inner nozzle. As has already been mentioned with regard to the method according to the invention, the use of gas burners with internal nozzles and external nozzles offers the advantageous possibility of regulating or generally influencing the distribution of the component, in particular also within the diffusion flame, so that it can be deliberately introduced there where it develops its maximum effect, thus maximally reducing the emission of nitrogen oxides and / or optionally additionally improves the radiation properties of the diffusion flame with regard to the energy input.

Ferner kann, wie bereits angedeutet, vorgesehen sein, dass bei einer eine Flüssigkeit umfassenden Komponente das Einleitmittel einen Verdampfer und/oder einen Zerstäuber (Vaporisator) aufweist. Auf diese Weise entsteht mithin ein Dampf bzw. ein Aerosol, insbesondere bei der bevorzugten Verwendung von Wasser.Furthermore, as already indicated, it can be provided that in the case of a component comprising a liquid, the introduction means has an evaporator and / or an atomizer (vaporiser). Thus, a vapor or an aerosol is formed in this way, especially in the preferred use of water.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:Further advantages and details of the present invention will become apparent from the embodiments described below and with reference to the drawing. Showing:

1 eine Prinzipskizze zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 1 a schematic diagram for explaining the method according to the invention,

2 eine erfindungsgemäße Brennvorrichtung, und 2 a combustion device according to the invention, and

3 einen in der Brennvorrichtung gemäß 2 verwendbaren Brenner. 3 one in the burning device according to 2 suitable burner.

1 zeigt eine Erläuterung des dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegenden Prinzips. Eine Flamme 1 für eine hier nicht näher dargestellte Glasschmelzwanne wird als Diffusionsflamme durch einen Brenner 2 mittels eines Brenngases 3 erzeugt, das gemäß dem Pfeil 4 aus wenigstens einer Düse des Brenners 2 ausströmt. Dem Brenngas 3 wird nun zumindest teilweise, insbesondere also unter Nutzung wenigstens einer der wenigstens einen Düse, eine zusätzliche Komponente 5 zugemischt, die eine Senkung der Flammenkerntemperatur und somit eine Reduzierung der entstehenden Stickoxide bewirkt. 1 shows an explanation of the principle underlying the method according to the invention. A flame 1 for a glass melting tank not shown here is as a diffusion flame through a burner 2 by means of a fuel gas 3 generated according to the arrow 4 from at least one nozzle of the burner 2 flows. The fuel gas 3 is now at least partially, in particular therefore using at least one of the at least one nozzle, an additional component 5 admixed, which causes a lowering of the flame core temperature and thus a reduction of the resulting nitrogen oxides.

Die Komponente 5 kann dabei unterschiedlich ausgestaltet sein, wobei jedoch Wasserdampf und Kohlendioxid als Komponente 5 bevorzugt werden, da beide Komponenten zusätzlich zu einer Reduzierung des Stickstoffausstoßes auch eine Verbesserung der Strahlungseigenschaften der Diffusionsflamme 1 dahingehend erlauben, dass der Energieeintrag in die Glasschmelze verbessert wird.The component 5 can be configured differently, but with water vapor and carbon dioxide as a component 5 are preferred, since both components in addition to a reduction of nitrogen emissions and an improvement of the radiation properties of the diffusion flame 1 allow the energy input into the glass melt is improved.

Während allgemein gesagt verschiedene Möglichkeiten existieren, die insbesondere gezielt vorgenommene Beimischung der Komponente 5 in die Diffusionsflamme 1 mittels des Brenners 2 zu bewirken, sieht das im Folgende beschriebene Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Nutzung eines Brenners 2 vor, der sowohl eine Innendüse als auch eine Außendüse, wobei die Außendüse die Innendüse konzentrisch umschließt, aufweist und die Innendüse zum Ausstoß der Komponente 5 genutzt wird.While generally speaking, there are various possibilities, in particular the targeted blending of the component 5 into the diffusion flame 1 by means of the burner 2 to effect, the embodiment of the present invention described below sees the use of a burner 2 comprising both an inner nozzle and an outer nozzle, the outer nozzle concentrically enclosing the inner nozzle, and the inner nozzle for ejecting the component 5 is being used.

Konkret zeigt 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Brennervorrichtung 6, die neben dem in 3 im Detail dargestellten Brenner 2, der die Diffusionsflamme 1 in die hier nur schematisch dargestellte Glasschmelzwanne 7 ausstoßt, eine Zuführungsvorrichtung 8 auf, die vorliegend getrennte Gaszuführungen 9, 10 für die Innendüse und die Außendüse aufweist, wobei vorliegend nur die für die Erfindung relevanten Bauteile gezeigt sind und auf die Darstellung von Sperrventilen, Rückschlagventilen und dergleichen der Einfachheit halber verzichtet wurde. Ersichtlich ist die Gaszuführung 10 für die Außendüse mit einer Fördervorrichtung 11 für das Brenngas 3 verbunden, welches in einem Brenngasreservoir 12 vorgehalten wird. Die Gaszuführung 9 für die Innendüse ist allgemein gesprochen mit einem Einleitmittel 13 für die Komponente 5 verbunden, die bzw. deren Ausgangsstoff in einem Komponentenreservoir 14 vorliegt. Nachdem in dem Komponentenreservoir 14 vorliegend Wasser enthalten ist, welches als Wasserdampf über die Innendüse ausgegeben werden soll, ist vorliegend auch ein Verdampfer 15 Teil des Einleitmittels 13.Specifically shows 2 an embodiment of a burner device according to the invention 6 next to the in 3 burner shown in detail 2 that the diffusion flame 1 in the glass melting tank shown here only schematically 7 ejects, a feeder 8th on, the present separate gas supplies 9 . 10 for the inner nozzle and the outer nozzle, wherein in the present case only the components relevant to the invention are shown and the illustration of check valves, check valves and the like has been omitted for the sake of simplicity. Visible is the gas supply 10 for the outer nozzle with a conveyor 11 for the fuel gas 3 connected, which in a fuel gas reservoir 12 is held up. The gas supply 9 for the inner nozzle is generally spoken with an introduction means 13 for the component 5 connected, the or their starting material in a component reservoir 14 is present. After in the component reservoir 14 In the present case water is contained, which is to be output as water vapor via the inner nozzle, in the present case also an evaporator 15 Part of the initiator 13 ,

3 zeigt den Brenner 2 genauer. Das Brennergehäuse 16 definiert die Form einer Außendüse 17, in der die Innendüse 18 mit einer entsprechenden Innendüsenwand 19 verschiebbar über ein Stellmittel 20 gelagert ist. Über einen Anschlussstutzen 21 für die Außendüse ist die Gaszuführung 10 angeschlossen, über einen entsprechenden Anschlussstutzen 22 für die Innendüse 18 die Gaszuführung 9. 3 shows the burner 2 more accurate. The burner housing 16 defines the shape of an external nozzle 17 in which the inner nozzle 18 with a corresponding inner nozzle wall 19 displaceable via an actuating means 20 is stored. Via a connecting piece 21 for the outer nozzle is the gas supply 10 connected, via a corresponding connecting piece 22 for the inner nozzle 18 the gas supply 9 ,

Im Einsatz wird die Komponente 5 über die Innendüse 18 mit einer eher geringen Geschwindigkeit ausgestoßen, beispielsweise kleiner als 50 m/s. Die Ausströmgeschwindigkeit aus der Innendüse 18 sowie gegebenenfalls weitere Parameter, insbesondere die relative Position von Innendüse 18 und Außendüse 17, die bestimmt, ab wann die Vermischung einsetzt, können in einem Optimierungsverfahren bestimmt werden, das als Optimierungsziele auf eine minimale Entstehung von Stickoxiden sowie gegebenenfalls weiterhin ideale Strahlungseigenschaften der Diffusionsflamme 1 (Schmelzflamme) abzielt. In use, the component 5 over the inner nozzle 18 ejected at a rather low speed, for example, less than 50 m / s. The discharge velocity from the inner nozzle 18 and optionally further parameters, in particular the relative position of the inner nozzle 18 and outside nozzle 17 , which determines from when the mixing begins, can be determined in an optimization method, which as optimization goals to a minimum formation of nitrogen oxides and optionally further ideal radiation properties of the diffusion flame 1 (Melting flame) is aimed.

Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass auch Ausführungsbeispiele denkbar sind, in denen die Komponente 5 dem Brenngas 3 in einem bestimmten Anteil beigemischt wird, wobei dann das Einleitmittel 13 zusätzlich eine Mischvorrichtung umfassen kann, um das entsprechende Mischverhältnis herzustellen. It should also be noted at this point that embodiments are conceivable in which the component 5 the fuel gas 3 is admixed in a certain proportion, in which case the introduction means 13 may additionally comprise a mixing device to produce the corresponding mixing ratio.

Claims (9)

Verfahren zum Betrieb eines Brenners (2) für eine Glasschmelzwanne (7), wobei dem Brenner (2) zur Erzeugung einer Diffusionsflamme (1) ein Brenngas (3) über wenigstens eine Brenngaszuführung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Brenngas (3) zumindest teilweise eine die Flammenkerntemperatur der Diffusionsflamme (1) senkende Komponente (5) zugemischt wird.Method for operating a burner ( 2 ) for a glass melting tank ( 7 ), whereby the burner ( 2 ) for generating a diffusion flame ( 1 ) a fuel gas ( 3 ) is supplied via at least one fuel gas supply, characterized in that the fuel gas ( 3 ) at least partially the flame core temperature of the diffusion flame ( 1 ) lowering component ( 5 ) is mixed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente (5) Wasserdampf und/oder Sauerstoff und/oder Kohlendioxid und/oder ein Inertgas und/oder ein Aerosol und/oder ein Öl verwendet wird.Method according to claim 1, characterized in that as component ( 5 ) Water vapor and / or oxygen and / or carbon dioxide and / or an inert gas and / or an aerosol and / or an oil is used. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine neben der Senkung der Flammenkerntemperatur eine Anpassung der Strahlungseigenschaften der Diffusionsflamme (1) für einen effektiveren Energieübertrag in die Glasschmelze bewirkende Komponente (5) verwendet wird, insbesondere Wasserdampf.A method according to claim 1 or 2, characterized in that in addition to the lowering of the flame kernel temperature, an adaptation of the radiation properties of the diffusion flame ( 1 ) for a more effective transfer of energy into the molten glass component ( 5 ) is used, in particular water vapor. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein eine Innendüse (18) und eine Außendüse (17) aufweisender Brenner (2) verwendet wird und die Komponente (5) zumindest vornehmlich durch die Innendüse (18) ausgestoßen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an inner nozzle ( 18 ) and an external nozzle ( 17 ) burner ( 2 ) and the component ( 5 ) at least primarily by the inner nozzle ( 18 ) is ejected. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Innendüse (18) und die Außendüse (17) getrennte Gaszuführungen (9, 10) aufweisen und die Komponente (5) nur über die Innendüse (18) ausgestoßen wird.Method according to claim 4, characterized in that the inner nozzle ( 18 ) and the outer nozzle ( 17 ) separate gas supplies ( 9 . 10 ) and the component ( 5 ) only via the inner nozzle ( 18 ) is ejected. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass über die Innendüse (18) ausschließlich die Komponente (5) ausgestoßen wird.Method according to claim 5, characterized in that via the inner nozzle ( 18 ) only the component ( 5 ) is ejected. Brennvorrichtung (6) für eine Glasschmelzwanne (7), umfassend einen Brenngas (3) nutzenden Brenner (2) mit wenigstens einer Gaszuführung (9, 10) als Teil einer Zuführungsvorrichtung (8), wobei die Zuführungsvorrichtung (8) ein Einleitmittel (13) für eine die Flammenkerntemperatur der Diffusionsflamme (1) senkende, dem Brenngas (3) zumindest teilweise zuzumischende Komponente (5) aufweist.Burning device ( 6 ) for a glass melting tank ( 7 ) comprising a fuel gas ( 3 ) using burners ( 2 ) with at least one gas supply ( 9 . 10 ) as part of a delivery device ( 8th ), wherein the feeding device ( 8th ) an introduction means ( 13 ) for one the flame core temperature of the diffusion flame ( 1 ) lowering, the fuel gas ( 3 ) at least partially admixable component ( 5 ) having. Brennvorrichtung (6) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (2) eine Innendüse (18) und eine Außendüse (17) mit jeweils getrennten Gaszuführungen (9, 10) aufweist, wobei das Einleitmittel (13) zum Einleiten der Komponente (5) insbesondere ausschließlich in die Gaszuführung (9, 10) zu der Innendüse (18) ausgebildet ist.Burning device ( 6 ) according to claim 7, characterized in that the burner ( 2 ) an inner nozzle ( 18 ) and an external nozzle ( 17 ) with separate gas feeds ( 9 . 10 ), wherein the introduction means ( 13 ) for initiating the component ( 5 ) in particular exclusively in the gas supply ( 9 . 10 ) to the inner nozzle ( 18 ) is trained. Brennvorrichtung (6) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer eine Flüssigkeit umfassenden Komponente (5) das Einleitmittel (13) einen Verdampfer (15) und/oder einen Zerstäuber aufweist.Burning device ( 6 ) according to claim 7 or 8, characterized in that in a component comprising a liquid ( 5 ) the introduction means ( 13 ) an evaporator ( 15 ) and / or having a nebulizer.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11912608B2 (en) 2019-10-01 2024-02-27 Owens-Brockway Glass Container Inc. Glass manufacturing

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004034211A1 (en) 2004-07-14 2006-04-06 Air Liquide Deutschland Gmbh Method for NOx-low combustion especially in furnaces operates with burner using fuel and oxidation agent or furnace waste gas supplied as mixture to burner

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3847564A (en) * 1970-01-23 1974-11-12 Texaco Development Corp Apparatus and process for burning liquid hydrocarbons in a synthesis gas generator
JPH04324028A (en) * 1991-04-25 1992-11-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas firing combustion apparatus
GB9425691D0 (en) * 1994-12-20 1995-02-22 Boc Group Plc A combustion apparatus
DE19633617A1 (en) * 1996-08-21 1998-02-26 Wistra Thermoprozesstech Furnace and method for sintering soft-ferrite mouldings
WO2003081134A1 (en) * 2002-03-16 2003-10-02 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Burner employing improved fgr duct design
WO2007048428A1 (en) * 2005-10-28 2007-05-03 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Process and apparatus for low-nox combustion
US8096804B2 (en) * 2008-04-30 2012-01-17 IFP Energies Nouvelles Device for controlling the radial profile of the temperature of a confined gas stream
DE112010005404A5 (en) * 2010-03-19 2013-04-18 Technische Universität Berlin METHOD AND SYSTEM FOR REGULATING OR CONTROLLING THE OPERATING BEHAVIOR OF A GAS TURBINE COMBUSTION PLANT
EP2683986A2 (en) * 2011-03-10 2014-01-15 Air Products and Chemicals, Inc. Oxy-fuel burner arrangement
US10161312B2 (en) * 2012-11-02 2018-12-25 General Electric Company System and method for diffusion combustion with fuel-diluent mixing in a stoichiometric exhaust gas recirculation gas turbine system
US9731990B2 (en) * 2013-05-30 2017-08-15 Johns Manville Submerged combustion glass melting systems and methods of use

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004034211A1 (en) 2004-07-14 2006-04-06 Air Liquide Deutschland Gmbh Method for NOx-low combustion especially in furnaces operates with burner using fuel and oxidation agent or furnace waste gas supplied as mixture to burner

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