DE102017102085A1 - Vormischverfahren, dieses verwendendes Verbrennungsverfahren sowie Vormischvorrichtung und damit versehener Brenner - Google Patents

Vormischverfahren, dieses verwendendes Verbrennungsverfahren sowie Vormischvorrichtung und damit versehener Brenner Download PDF

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Abstract

Um Brenner mit hoher Leistung und einem großen Laständerungsbereich bei stabilem und sicherem Betrieb mit niedriger NOx-Emission betreiben zu können, schafft die Erfindung ein Vormischverfahren zum Vormischen von Brennstoff mit Luft vor Verbrennung eines Brennstoff-Luft-Gemisches, umfassend:a) Erzeugen eines fetten Brennstoff-Luft-Gemischs mit einem Brennstoff-Luft-Verhältnis oberhalb eines zündfähigen Brennstoff-Luft-Verhältnisses,b) Zuführen von Luft zu dem fetten Brennstoff-Luft-Gemisch, um ein zündfähiges Brennstoff-Luft-Gemisch zu erhalten, undc) Verdrallen des in Schritt a2) oder b2) erhaltenen zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemischs. Weiter wird eine Vormischvorrichtung zum Durchführen des Verfahrens vorgeschlagen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Vormischverfahren zum Vormischen von Brennstoff mit Luft vor Verbrennung eines Brennstoff-Luft-Gemisches, ein Verbrennungsverfahren, bei dem zunächst ein solches Vormischverfahren durchgeführt wird, eine Vormischvorrichtung zum Durchführen des Verfahrens, ein Brennerkopf mit einer solchen Vormischvorrichtung und einen damit versehenen Brenner.
  • Die Erfindung liegt auf dem Gebiet von Brennern für Gebäude, Gewerbe und Industrie sowie von damit durchführbaren Verbrennungsverfahren und Mischverfahren zum Mischen von Brennstoff und Luft. Zum technologischen Hintergrund wird insbesondere auf die folgenden Druckschriften verwiesen:
    • D1 Firmenbroschüre „WM 50 für Öl, Gas und Zweistoff“, Max Weishaupt GmbH, Druck-Nr. 83215201, Dezember 2016;
    • D2 Firmenbroschüre „WM 30 für Öl, Gas und Zweistoff“, Max Weishaupt GmbH, Druck-Nr. 83211601, Dezember 2016;
    • D3 Firmenbroschüre „WM 20 für Öl, Gas und Zweistoff“, Max Weishaupt GmbH, Druck-Nr. 83211501, September 2016;
    • D4 Firmenbroschüre „WM 10 für Öl, Gas und Zweistoff“, Max Weishaupt GmbH, Druck-Nr. 83211401, November 2015;
    • D5 Ausdruck aus Wikipedia, wikipedia.org, Begriffsdefinition „Verbrennungsluftverhältnis“;
    • D6 EP 2 713 105 A1
    • D7 EP 2 525 150 A1
    • D8 EP 2 286 149 B1 .
  • Aus den Broschüren gemäß den Dokumenten D1 bis D4 sind Brenner für Öl, Gas und Zweistoff (insbesondere Gas und Öl) bekannt, deren Leistungsabgabe über einen großen Bereich einstellbar ist. Zum Beispiel sind Leistungen zwischen 800 kW und 1100 kW einstellbar; bei der kleineren Bauart WM 10 sind Leistungen zwischen 55 kW und 1250 kW einstellbar. Die Druckschriften D1 bis D4 zeigen Gebläsebrenner. Mit den Technologien, wie sie in den Dokumenten D1 bis D4 gezeigt sind, sind NOx-Werte von weniger als 80 mg/kWh für Gas und weniger als 120 mg/kWh erreichbar.
  • NOx-Emissionen spielen eine Rolle bezüglich des Abbaus von Ozon, der globalen Erwärmung, der Erzeugung von saurem Regen und der Bildung von Smog. Aufgrund dessen werden die gesetzlichen Bestimmungen in unterschiedlichen Regionen auf der Welt hinsichtlich der zulässigen NOx-Emissionen immer strenger.
  • Während in dem Jahrzehnt zwischen 2000 und 2010 NOx-Emissionen von 150 mg/Nm3 Luft (gemessen bei 3% Sauerstoff ohne Abgasrückführung) zulässig waren, wurden seit dem Jahre 2010 vielfach bereits Emissionen von maximal 100 mg/Nm3 (Nm3 bezeichnet Normkubikmeter) gefordert. Seit dem Jahre 2015 werden in einigen Regionen bereits 60 mg/Nm3 gefordert. Es wird erwartet, dass in einigen Regionen bereits weniger als 30 mg/Nm3 gefordert werden.
  • Die Erfindung zielt darauf ab, derartige Werte bei den Brennern, wie sie von der Bauart in den Dokumenten D1 bis D4 gezeigt sind, betriebssicher zu erreichen.
  • Als eine Option zum Erzielen von derart niedrigen NOx-Emissionen wurden Vormisch-Brenner mit Metallgeweben vorgeschlagen, wie sie beispielsweise in den Dokumenten D7 und D8 gezeigt sind. Ein weiterer Brenner mit einer perforierten Oberfläche am Auslass einer vorgemischten Brennstoff-Luft-Mischung ist in dem Dokument D6 gezeigt.
  • Bei einem Vormisch-Brenner werden Brennstoff und Luft bereits innerhalb des Brennerkopfes und somit meist innerhalb eines Brennerrohres oder Flammrohres vor der Verbrennung durchmischt. Ein Vormischverfahren ist ein in einem solchen Vormisch-Brenner ablaufendes Verfahren zum Vormischen von Brennstoff und Luft.
  • Das Konzept eines Vormisch-Brenners mit einem äußeren Reaktionskörper, wie insbesondere einem Metallgewebe, bietet sehr gute NOx-Reduktionen, jedoch ist diese Bauart nur für Gas geeignet und auch nur für Brennerkapazitäten bis maximal 3 MW verwendbar. Die Brenner können nur mit hohem Luftüberschuss arbeiten (O2 > 6%). Sie haben insbesondere Probleme mit kontaminierter Verbrennungsluft. Daher wendet sich die Erfindung Verfahren und Vorrichtungen ohne derartige Reaktionskörper zu. Bevorzugt sind erfindungsgemäße Brenner nicht mit Metallgewebe und auch nicht mit sonstigen Reaktionskörpern versehen.
  • Für Brenner mit höheren Leistungen werden daher Vormisch-Verfahren untersucht, bei denen ein vorgemischtes Brennstoff-Luft-Gemisch in dem Brennerrohr oder Flammrohr vorgemischt wird und noch vor dem Austritt aus dem Rohr verdrallt wird. Auf derartige Brenner und Betriebsverfahren hierfür ist die Erfindung gerichtet.
  • Beispiele für bekannte Brenner einer derartigen Bauart sind die auf dem Markt erhältlichen Brenner „Nova Premix“ und „Ultra C-Max“ der Firma Powerflame sowie der auf dem Markt erhältliche Brenner SWRLmatic der Firma S.T. Johnson (www.johnsonburners.com).
  • Ein Problem mit Vormisch-Brennern ohne Metallgitter wird im Folgenden anhand der 5 und 6 dargestellt.
  • In den 5 und 6 ist ein Brennerkopf 10 mit einem Flammrohr oder Brennerrohr 12 und einer Vormischvorrichtung 14 zum Vormischen von Brennstoff und Luft dargestellt, wobei von der Vormischvorrichtung 14 nur ein Drallerzeuger 16 dargestellt ist.
  • In der Vormischvorrichtung 14 werden Brennstoff und Luft vorgemischt und mittels des Drallerzeugers 16 verdrallt, um eine gute Durchmischung zu erzielen. 5 stellt dabei den gewünschten Betriebszustand dar, wonach sich eine Flamme 20 außerhalb des Brennrohres 12 und somit außerhalb einer Vormischzone 20 in der Brennkammer 22 einstellt, wobei bevorzugt ist, dass eine interne Abgaszirkulation 24 stattfindet. Dies lässt sich durch Optimieren der Betriebsparameter des Brenners, wie insbesondere Leistung eines Luftgebläses, Strömungsgeschwindigkeit und hinzugefügtem Brennstoff, erreichen. Wird jedoch der Leistungspunkt, auf den der Brenner hin optimiert ist, verlassen, besteht die Gefahr eines Flammenrückschlages, wie er in 6 dargestellt ist. Dies ist insbesondere bei niedrigen Leistungen und geringen Luftströmen der Fall. Durch einen Flammenrückschlag können Innenteile des Brenners, wie insbesondere Sensoren oder dergleichen, beschädigt werden. Flammenrückschläge sollen daher möglichst vollständig vermieden werden.
  • Aus diesem Grunde können bisherige Vormischbrenner, die besonders niedrige NOx-Emissionen auch bei höheren Leistungen aufzeigen, nur in einem relativ schmalen Leistungsbereich um die Nennleistung herum sicher betrieben werden.
  • Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, Verfahren und Vorrichtungen zur Reduzierung des NOx-Ausstoßes bei Brennern derart zu schaffen, dass auch bei unterschiedlichen Leistungsabgaben ein sicherer Betrieb ermöglicht ist.
  • Zum Lösen dieser Aufgabe schafft die Erfindung ein Vormischverfahren nach Anspruch 1 sowie eine Vorm ischvorrichtung nach dem nebengeordneten Anspruch. Vorteilhafte Verwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den weiteren nebengeordneten Ansprüchen angegeben.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Erfindung schafft ein Vormischverfahren zum Vormischen von Brennstoff mit Luft vor Verbrennung eines Brennstoff-Luft-Gemisches, umfassend:
    1. a) Erzeugen eines fetten Brennstoff-Luft-Gemischs mit einem Brennstoff-Luft-Verhältnis oberhalb eines zündfähigen Brennstoff-Luft-Verhältnisses, und
    2. b) Zuführen von Luft zu dem fetten Brennstoff-Luft-Gemisch, um ein zündfähiges Brennstoff-Luft-Gemisch zu erhalten, und
    3. c) Verdrallen des zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemischs.
  • In einer besonders bevorzugten Variante schafft die Erfindung ein Vormischverfahren zum Vormischen von Brennstoff mit Luft vor Verbrennung eines Brennstoff-Luft-Gemisches, umfassend:
    • a) Erzeugen eines fetten Brennstoff-Luft-Gemischs mit einem Brennstoff-Luft-Verhältnis oberhalb eines zündfähigen Brennstoff-Luft-Verhältnisses, und
    • b1) Erzeugen eines mageren Brennstoff-Luft-Gemischs mit einem Brennstoff-Luft-Verhältnis unterhalb eines zündfähigen Brennstoff-Luft-Verhältnis und Vermischen des fetten Brennstoff-Luft-Gemischs und des mageren Brennstoff-Luft-Gemischs, um so ein zündfähiges Brennstoff-Luft-Gemisch zu erhalten und
    • c) Verdrallen des zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemischs.
  • Vorzugsweise wird das Vorm ischverfahren in einem Brenner, insbesondere Gebläsebrenner, in Gebäuden oder Schiffen, oder einem Industriebrenner durchgeführt. Insbesondere betrifft die Erfindung Vormischverfahren zur Verbrennung zu Heizzwecken oder zur Erwärmung in Industrieprozessen, ausgenommen in Gasturbinen. Weiter betrifft die Erfindung Vorrichtungen zur Durchführung des Vormischverfahrens, ausgenommen Vorrichtungen von Gasturbinen.
  • Die besonders bevorzugte Variante kann stellt eine Ausführungsform des obigen Aspekts des Vormischverfahrens dar, bei der Schritt b) den Schritt
    • b1) Erzeugen eines mageren Brennstoff-Luft-Gemischs mit einem Brennstoff-Luft-Verhältnis unterhalb eines zündfähigen Brennstoff-Luft-Verhältnis umfasst, wobei das Zuführen von Luft zu dem fetten Brennstoff-Luft-Gemisch durch Zuführen des mageren Brennstoff-Luft-Gemisches zu dem fetten Brennstoff-Luft-Gemisch erfolgt, um so das zündfähige Brennstoff-Luft-Gemisch zu erhalten.
  • Vorzugsweise umfasst Schritt a): Erzeugen eines Luftstroms und Hinzufügen von Brennstoff, insbesondere gasförmigen Brennstoff, zu dem Luftstrom und Vermischen von Luft und Brennstoff entlang einer sich in Luftströmungsrichtung erstreckenden Vormischzone.
  • Vorzugsweise wird das Vorm ischverfahren in einem Brennerkopf durchgeführt, an dessen Brennerkopfende die Verbrennung stattfindet. Insbesondere wird das Vormischverfahren in einem Flammrohr oder Brennerkopfrohr durchgeführt.
  • Vorzugsweise umfasst Schritt a) Vermischen eines Brennstoffes mit Luft zu dem fetten Brennstoff-Luft-Gemisch entlang einer Fett-Gemisch-Vormischzone, die sich zur Durchführung einer guten Vermischung über eine Strecke in Strömungsrichtung erstreckt.
  • Vorzugsweise umfasst Schritt b1) Vermischen eines Brennstoffes mit Luft zu dem mageren Brennstoff-Luft-Gemisch entlang einer Mager-Gemisch-Vormischzone, die sich zur Durchführung einer guten Vermischung über eine Strecke in Strömungsrichtung erstreckt.
  • Vorzugsweise sind die Fett-Gemisch-Vormischzone und die Mager-Gemisch-Vormischzone räumlich getrennt, so dass die Mischung des fetten Gemischs und die Mischung des mageren Gemischs räumlich getrennt voneinander erfolgt.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt a) umfasst:
  • Erzeugen des fetten Brennstoff-Luft-Gemisches mit einem Verbrennungsluftverhältnis λ > 1,5.
  • Zur Definition des Verbrennungsluftverhältnisses λ wird auf das Dokument D5 verwiesen.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt b1) umfasst:
  • Erzeugen des mageren Brennstoff-Luft-Gemisches mit einem Verbrennungsluftverhältnis λ < 0,5.
  • Besonders bevorzugt wird das fette Brennstoff-Luft-Gemisch mit einem Verbrennungsluftverhältnis 1,5 < λ < 20 erzeugt.
  • Besonders bevorzugt wird das magere Brennstoff-Luft-Gemisch mit einem Verbrennungsluftverhältnis 0,05 < λ < 0,5 erzeugt.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt a) in einer sich in einer Luftströmungsrichtung erstreckenden Fett-Gemisch-Vormischzone durchgeführt wird, an deren in Luftströmungsrichtung vorderen Ende eine Fett-Gemisch-Brennstoffzufuhr und eine Fett-Gemisch-Luftzufuhr erfolgt und an deren in Strömungsrichtung hinteren Ende das Zuführen von Luft des Schrittes b) erfolgt.
  • Es ist bevorzugt, dass Schritt b1) in einer sich in einer Luftströmungsrichtung erstreckenden Mager-Gemisch-Vormischzone durchgeführt wird, an deren in Luftströmungsrichtung vorderen Ende eine Mager-Gemisch-Brennstoffzufuhr und eine Mager-Gemisch-Luftzufuhr erfolgt und an deren in Strömungsrichtung hinteren Ende das Zuführen des fetten Brennstoff-Luft-Gemischs erfolgt.
  • Es ist bevorzugt, dass das fette Brennstoff-Luft-Gemisch aus der Fett-Gemisch-Vormischzone und das magere Brennstoff-Luft-Gemisch aus der Mager-Gemisch-Vormischzone in einer sich in Luftströmungsrichtung erstreckenden Mischzone vermischt werden und einer in Luftströmungsrichtung hinter der Mischzone angeordneten Drallerzeugungseinrichtung zum Durchführen des Schritts c) zugeführt werden.
  • Es ist bevorzugt, dass die Mager-Gemisch-Vormischzone einen zentralen Bereich aufweist. Es ist bevorzugt, dass die Mager-Gemisch-Vormischzone mehrere äußere Bereiche aufweist, die den zentralen Bereich herum verteilt angeordnet sind.
  • Es ist bevorzugt, dass die Fett-Gemisch-Vormischzone mehrere getrennte Kanäle aufweist, die sich in einer vorzugsweise ringförmigen, verteilten Anordnung um einen zentralen Bereich der Mager-Gemisch-Vormischzone befinden. Es ist bevorzugt, dass in Umfangsrichtung die getrennten Kanäle der Fett-Gemisch-Vormischzone und die äußeren Bereiche der Mager-Gemisch-Vormischzone alternierend angeordnet sind.
  • Es ist bevorzugt, dass Luft oder mageres Brennstoff-Luft-Gemisch an einem stromaufwärtigen Ende eines jeden Kanals zugeführt wird und das fette Brennstoff-Luft-Gemisch durch Zuführen von Brennstoff in dem Kanal, insbesondere an dem stromaufwärtigen Ende, zu der Luft oder dem mageren Brennstoff-Luft-Gemisch und Vermischen entlang der Erstreckung des Kanals erzeugt wird.
  • Es ist bevorzugt, dass in Schritt c) mageres Brennstoff-Luft-Gemisch aus dem zentralen Bereich verdrallt wird und dass das Verdrallen des zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemischs durch Hinzufügen zu dem verdrallten mageren Brennstoff-Luft-Gemisch erfolgt und/oder durch Hinzufügen von fettem Brennstoff-Luft-Gemisch zu dem verdrallten mageren Brennstoff-Luft-Gemisch, so dass zündfähiges Brennstoff-Luft-Gemisch in der verdrallten Strömung erzeugt wird und das Verdrallen des zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemischs gleichzeitig mit seiner Erzeugung erfolgt.
  • Es ist bevorzugt, dass der Schritt a) und/oder b1) umfasst:
  • Zuführen von Abgas, so dass das fette bzw. magere Brennstoff-Luft-Gemisch ein fettes bzw. mageres Brennstoff-Luft-Abgas-Gemisch ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verbrennungsverfahren zum Verbrennen eines Brennstoff-Luft-Gemisches, umfassend Durchführen des Vorm ischverfahrens nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen und Verbrennen des verdrallten zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemischs.
  • Vorzugsweise wird das Verbrennungsverfahren mit Hilfe eines Brenners, vorzugsweise eines Gebläsebrenners, durchgeführt, wobei das Vorm ischverfahren in einem Brennerkopfrohr durchgeführt wird und das Verbrennen außerhalb des Brennerkopfrohrs, stromabwärts von dessen Ende, erfolgt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Vormischvorrichtung, insbesondere eine Vormischvorrichtung zum Durchführen des Vormischverfahrens nach einem der voranstehenden Ausgestaltungen.
  • Die erfindungsgemäße Vormischvorrichtung umfasst:
    • eine Fett-Gemisch-Vormischeinrichtung zum Erzeugen eines fetten Brennstoff-Luft-Gemisches, wobei die Fett-Gemisch-Vormischeinrichtung eine Fett-Gemisch-Luftzufuhreinrichtung zum Zuführen von Luft, eine Fett-Gemisch-Brennstoffzufuhreinrichtung zum Zuführen von Brennstoff und eine Fett-Gemisch-Vormischzone zum Vermischen von Luft aus der Fett-Gemisch-Luftzufuhreinrichtung und Brennstoff aus der Fett-Gemisch-Brennstoffzufuhreinrichtung aufweist, sowie eine Mischzone zum Vermischen des fetten Brennstoff-Luft-Gemisches mit zusätzlicher Luft, um ein zündfähiges Brennstoff-Luft-Gemisch zu erzeugen, und eine Drallerzeugungseinrichtung zum Verdrallen des zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemischs.
  • In einer besonders bevorzugten Variante schafft die Erfindung eine Vormischvorrichtung, umfassend
    • eine Fett-Gemisch-Vormischeinrichtung zum Erzeugen eines fetten Brennstoff-Luft-Gemisches, wobei die Fett-Gemisch-Vormischeinrichtung eine Fett-Gemisch-Luftzufuhreinrichtung zum Zuführen von Luft, eine Fett-Gemisch-Brennstoffzufuhreinrichtung zum Zuführen von Brennstoff und eine Fett-Gemisch-Vormischzone zum Vermischen von Luft aus der Fett-Gemisch-Luftzufuhreinrichtung und Brennstoff aus der Fett-Gemisch-Brennstoffzufuhreinrichtung aufweist,
    • eine Mager-Gemisch-Vormischeinrichtung zum Erzeugen eines mageren Brennstoff-Luft-Gemisches, wobei die Mager-Gemisch-Vormischeinrichtung eine Mager-Gemisch-Luftzufuhreinrichtung zum Zuführen von Luft, eine Mager-Gemisch-Brennstoffzufuhreinrichtung zum Zuführen von Brennstoff und eine Mager-Gemisch-Vormischzone zum Vermischen von Luft aus der Mager-Gemisch-Luftzufuhr und Brennstoff aus der Mager-Gemisch-Brennstoffzufuhr aufweist,
    • eine Mischzone zum Vermischen des fetten Brennstoff-Luft-Gemischs aus der Fett-Gemisch-Vormischzone und des mageren Brennstoff-Luft-Gemischs aus der Mager-Gemisch-Vormischzone, zwecks Erzeugen eines zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemischs und
    • eine Drallerzeugungseinrichtung zum Verdrallen des zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemischs.
  • Diese besonders bevorzugte Variante stellt eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der oben erwähnten erfindungsgemäßen Vormischvorrichtung dar.
  • Es ist demnach bevorzugt, dass neben der Fett-Gemisch-Vormischeinrichtung auch eine Mager-Gemisch-Vormischeinrichtung vorgesehen ist, wobei beide Vormischeinrichtungen gemeinsam in die Mischzone münden, um das fette Brennstoff-Luft-Gemisch und das magere Brennstoff-Luft-Gemisch zum Bilden des zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemisches zu vermischen. Mit anderen Worten erfolgt das Zufügen von Luft zu dem fetten Brennstoff-Luft-Gemisch vorzugsweise durch Hinzufügen von Luft, die in einem mageren Brennstoff-Luft-Gemisch enthalten ist.
  • Es ist bevorzugt, dass eine Abgasrückführeinrichtung zum Zuführen von Abgas zu der Fett-Gemisch-Luftzufuhreinrichtung und/oder der Mager-Gemisch-Luftzufuhreinrichtung vorgesehen ist.
  • Es ist bevorzugt, dass die Fett-Gemisch-Vormischzone und/oder die Mager-Gemisch-Vormischzone mehrere sich in einer Luftströmungsrichtung erstreckende Kanäle aufweisen, die nebeneinander oder alternierend nebeneinander angeordnet sind.
  • Es ist bevorzugt, dass die Mager-Gemisch-Vormischzone einen zentralen Bereich aufweist, wobei zumindest Bereiche der Fett-Gemisch-Vormischzone um den zentralen Bereich herum angeordnet sind. Insbesondere sind die Kanäle um den zentralen Bereich herum verteilt angeordnet. Vorzugsweise ist zwischen benachbarten Kanälen jeweils ein äußerer Bereich der Mager-Gemisch-Vormischzone angeordnet.
  • Vorzugsweise weist jeder Kanal rohrförmige Begrenzungswände auf, wobei ein stromaufwärtiges Ende eine Eintrittsöffnung aufweist und ein stromabwärtiges Ende eine Austrittsöffnung aufweist. Vorzugsweise ist an einem stromabwärtigen Ende eines jede Kanals innerhalb der Begrenzungswände eine Brennstoffdüse vorgesehen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Brennerkopf umfassend ein Brennerrohr und eine in dem Brennerrohr angeordnete Vormischvorrichtung gemäß einer der zuvorstehend erläuterten Ausgestaltungen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Brenner, insbesondere Gebläsebrenner, umfassend einen Brennerkopf der zuvorstehend erläuterten Ausgestaltung und/oder eine Vormischvorrichtung nach einer der oben erläuterten Ausgestaltungen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
    • 1 eine perspektivische Ansicht einer Vormischvorrichtung zum Vormischen von Brennstoff und Luft vor der Verbrennung;
    • 2 einen Schnitt durch einen Brennerkopf mit einem Brennerrohr, innerhalb dem die Vormischvorrichtung von 1 untergebracht ist;
    • 3 eine schematische, teils geschnittene Darstellung durch einen Brennerkopf gemäß einer alternativen Ausgestaltung zur Erläuterung des Funktionsprinzips der hier dargestellten Vormischvorrichtungen;
    • 4 einen Schnitt durch den Brennerkopf von 3, wobei unterschiedliche Brennstoffkonzentrationen, die sich im Betrieb einstellen, dargestellt sind;
    • 5 einen Brennerkopf mit einer Vormischvorrichtung gemäß dem Stand der Technik in einem erwünschten Betriebszustand;
    • 6 den bekannten Brennerkopf von 5, wobei ein Flammenrückschlag angedeutet ist, wie er bei niedrigerer Leistung unterhalb der Nennbetriebsleistung auftreten kann.
  • Zunächst wird anhand der Darstellungen der 1 bis 4 das Prinzip von bevorzugten Ausgestaltungen erfindungsgemäßer Verfahren und Vorrichtungen erläutert.
  • In 1 ist eine Ausführungsform einer Vormischvorrichtung 14 zum Vormischen von Brennstoff mit Luft vor Verbrennung eines Brennstoff-Luft-Gemisches dargestellt, die verschiedene Vormischzonen 36, 44 aufweist. 2 zeigt die Vormischvorrichtung 14 in einem Brennerkopf 10. Die 3 und 4 zeigen Varianten der Vormischvorrichtung 14 und des Brennerkopfes 10.
  • Insbesondere ist bei den gezeigten Ausführungsformen der Vormischvorrichtung 14 eine Fett-Gemisch-Vormischeinrichtung 30 zum Erzeugen eines fetten Brennstoff-Luft-Gemisches, das ein Brennstoff-Luft-Verhältnis oberhalb eines zündfähigen Brennstoff-Luft-Verhältnisses hat, sowie eine Mischzone 32 zum Vermischen des fetten Brennstoff-Luft-Gemisches mit zusätzlicher Luft, um ein zündfähiges Brennstoff-Luft-Gemisch zu erzeugen, vorgesehen.
  • Weiter ist eine Drallerzeugungseinrichtung 34 zum Erzeugen eines Dralls an dem zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemisch vorgesehen.
  • Die Fett-Gemisch-Vormischeinrichtung 30 hat eine Fett-Gemisch-Vormischzone 36, die räumlich getrennt von anderen Zonen der Vormischvorrichtung 14 angeordnet ist.
  • Weiter weist die Fett-Gemisch-Vormischeinrichtung 30 eine Fett-Gemisch-Luftzuführeinrichtung 38 und eine Fett-Gemisch-Brennstoffzuführeinrichtung 40 auf. Die Fett-Gemisch-Luftzuführeinrichtung 38 führt Luft der Fett-Gemisch-Vormischzone 36 zu, und die Fett-Gemisch-Brennstoffzuführeinrichtung 40 führt Brennstoff der Fett-Gemisch-Vormischzone 36 zu.
  • Wie 2, 3 und 4 zeigen, ist die Vormischvorrichtung 14 insbesondere dazu ausgebildet, in einem Brennerrohr 12 eines Brennerkopfes 10 eines Gebläsebrenners angeordnet zu werden, worin sich durch das Gebläse eine Fluidströmung entlang des Brennerrohres 12 einstellt. Die Fett-Gemisch-Vormischzone 36 erstreckt sich stromabwärts der Fett-Gemisch-Luftzuführeinrichtung 38 und der Fett-Gemisch-Brennstoffzuführeinrichtung 40, so dass sich die zugeführte Luft und der zugeführte Brennstoff auf der Strömungsstrecke der Fett-Gemisch-Vormischzone 36 zu dem fetten Brennstoff-Luft-Gemisch vermischt.
  • Bei nicht näher dargestellten Ausgestaltungen der Vormischvorrichtung 14 wird der Mischzone 32 reine Verbrennungsluft zugeführt, so dass sich erst in der Mischzone 32 ein zündfähiges Brennstoff-Luft-Gemisch einstellt und durch die Drallerzeugungseinrichtung 34 verdrallt wird.
  • Bei den in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsformen der Vormischvorrichtung 14 wird die zusätzliche Luft, die in der Mischzone zum Vermischen des fetten Brennstoff-Luft-Gemisches zu einem zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemisch vermischt wird, nicht als reine Verbrennungsluft zugeführt, sondern als Luftüberschuss in einem mageren Brennstoff-Luft-Gemisch, welches ein Brennstoff-Luft-Verhältnis unterhalb eines zündfähigen Brennstoff-Luft-Verhältnisses hat.
  • Hierzu weist die Vormischvorrichtung 14 der dargestellten Ausführungsformen zum Bilden einer weiteren Vormischzone eine Mager-Gemisch-Vormischeinrichtung 42 auf, die eine räumlich von der Fett-Gemisch-Vormischzone 36 getrennte Mager-Gemisch-Vormischzone 44 hat, in der das magere Brennstoff-Luft-Gemisch mit dem Brennstoff-Luft-Verhältnis unterhalb eines zündfähigen Brennstoff-Luft-Verhältnisses gebildet wird. Diese Mager-Gemisch-Vormischeinrichtung 42 und die entsprechende Mager-Gemisch-Vormischzone 44 münden ebenfalls in die Mischzone, so dass in der Mischzone das fette Brennstoff-Luft-Gemisch und das mageren Brennstoff-Luft-Gemisch zu dem zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemisch gemischt werden, wobei die Drallerzeugungseinrichtung 34 dazu dient, einen Drall an dem zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemisch zu erzeugen.
  • Zum Erzeugen des mageren Brennstoff-Luft-Gemisches weist die Mager-Gemisch-Vormischeinrichtung 42 eine Mager-Gemisch-Luftzuführeinrichtung 46 zum Zuführen von Luft zu der Mager-Gemisch-Vormischzone 44 und eine Mager-Gemisch-Brennstoffeinrichtung 48 zum Zuführen von Brennstoff zu der Mager-Gemisch-Vormischzone 44 auf.
  • Die Mager-Gemisch-Vormischzone 44 erstreckt sich räumlich getrennt von der Fett-Gemisch-Vormischzone 36 ebenfalls in Strömungsrichtung über eine gewisse Strecke hinweg, wobei am stromaufwärtigen Ende die Mager-Gemisch-Luftzuführeinrichtung 46 und die Mager-Gemisch-Brennstoffeinrichtung 48 ausgebildet sind und sich so auf der Strecke der Mager-Gemisch-Vormischzone 44 eine gute Durchmischung von Brennstoff und Luft zu dem mageren Brennstoff-Luft-Gemisch ergibt.
  • Beispielsweise erstrecken sich die Vormischzonen 36, 44 über wenigstens 10%, bevorzugt wenigstens 20%, der Längserstreckung der Vormischvorrichtung 14 oder des Brennerrohrs 12.
  • Die 1 und 2 zeigen dabei eine erste Ausführungsform der Vormischvorrichtung 14, und die 3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform der Vormischvorrichtung 14. Wie durch Vergleich ersichtlich, können die unterschiedlichen Vormischzonen 36, 44 zum Mischen des fetten Brennstoff-Luft-Gemischs und des mageren Brennstoff-Luft-Gemischs unterschiedlich angeordnet sein. Während bei der Ausgestaltung der 3 und 4 die Fett-Gemisch-Vormischzone 36 zentral angeordnet ist und die Mager-Gemisch-Vormischzone 44 um die Fett-Gemisch-Vormischzone 36 herum angeordnet ist, ist bei der in der 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der Vormischvorrichtung 14 vorgesehen, dass die Mager-Gemisch-Vormischzone 44 einen zentralen Bereich 50 innerhalb eines rohrförmigen Innenkörpers 52 und mehrere äußere Bereich 54 aufweist, die sich zwischen Kanälen 56 erstrecken.
  • Das Innere der Kanäle 56 bildet Bereiche der Fett-Gemisch-Vormischzone 36.
  • Die Kanäle 56 sind durch rohrförmige Begrenzungswände 58 gebildet, die an ihrem stromaufwärtigen Ende 60 offen sind, um eine Eintrittsöffnung 62 zu bilden, und an ihrem stromabwärtigen Ende 64 abgeschrägt und offen sind, um schräg nach außen gerichtete Austrittsöffnungen 66 zu bilden.
  • Stromaufwärts der stromaufwärtigen Enden 60 der Kanäle 56 sind Brennstoffdüsen der Mager-Gemisch-Brennstoffzuführeinrichtung 48 in Form von ersten Gasdüsen 68 ausgebildet.
  • Die ersten Gasdüsen 68 sind durch radialabstrebende Röhrchen gebildet, die seitliche Gasaustrittsöffnungen haben. So wird Brennstoff, insbesondere gasförmiger Brennstoff, dem Luftstrom zugeführt, der sich aufgrund des Gebläses durch das Brennerrohr 12 einstellt, wobei die Brennstoffzufuhr der Mager-Gemisch-Brennstoffzuführeinrichtung 48 bei der in 1 dargestellten Ausführungsform stromaufwärts der Eintrittsöffnungen 62 der einzelnen durch die Kanäle 56 gebildeten Bereiche der Fett-Gemisch-Vormischzone 36 eingeleitet werden.
  • Die stromaufwärtigen Enden 60 bilden die Fett-Gemisch-Luftzuführeinrichtung 38. Die Fett-Gemisch-Brennstoffzuführeinrichtung 40 ist durch Brennstoffdüsen gebildet, die im Endbereich an den stromaufwärtigen Enden 60 innerhalb der Kanäle 56, und zwar innerhalb der Begrenzungswand 58, münden. Diese Brennstoffdüsen sind in den dargestellten Ausführungsformen durch zweite Gasdüsen 66 gebildet.
  • Die Brennstoffzuführeinrichtungen 40, 48 weisen zusätzlich zu den Gasdüsen 66 einen Gasverteiler 68 auf. Der Gasverteiler 68 ist beispielsweise ein Gasrohr, das sich im Inneren des rohrförmigen Innenkörpers 52 durch die Vormischvorrichtung 14 erstreckt.
  • Die dargestellte Vormischvorrichtung 14 weist an ihrem stromabwärts gerichteten Endbereich dritte Gasdüsen 70 auf, die ebenfalls durch den Gasverteiler 68 gespeist werden.
  • Die dargestellte Vormischvorrichtung 14 ist eine Vormischvorrichtung für einen Zweistoff-Brenner. Hierzu ist auch wenigstens eine Brennstoffdüse für flüssigen Brennstoff, z.B. Öldüse 72, mit einem Düsenkopf dargestellt.
  • Die Öldüse 72 ist beispielsweise eine zentrale Öldüse, die im Zentrum des stromabwärtigen Endes der Vormischzone 20 an einem Düsenkopf 74 mündet.
  • An diesem Düsenkopf 74, wo auch die dritten Gasdüsen 70 münden, ist weiter wenigstens eine Zündelektrode 74 vorgesehen.
  • Die Drallerzeugungseinrichtung 34 weist wenigstens einen Drallerzeuger 16 auf. In dem in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Drallerzeuger 16 am stromabwärtigen Ende des rohrförmigen Innenkörpers 52 ausgebildet und weist eine Drallstauscheibe 76 auf.
  • Stromaufwärts der Brennstoff-Zuführ-Einrichtungen 40, 48 ist ein Gitter 78 vorgesehen, durch dessen Gitteröffnungen die Verbrennungsluft durchströmen kann, das aber eine Restgefahr von Flammenrückschlägen hin zu einem Bereich stromaufwärts des Gitters 78 verringert.
  • 2 zeigt den mit der Vormischvorrichtung 14 gemäß 1 versehenen Brennerkopf 10, wobei die Vormischvorrichtung 14 in einem Flammenrohr oder Brennerrohr 12 des Brennerkopfes 10 angeordnet ist.
  • Das Brennerrohr 12 umgibt die Kanäle 56 und begrenzt die zwischen den Kanälen 56 ausgebildeten äußeren Bereiche 54 der Mager-Gemisch-Vormischzone 44. In 2 sind deutlich die Gasrohre zum Bilden der ersten Gasdüsen 68 der Mager-Gemisch-Brennstoffzuführeinrichtung 48 und die Gasrohre zum Bilden der zweiten Gasdüsen 66 der Fett-Gemisch-Brennstoffzuführeinrichtung 40 zu sehen.
  • Das Brennerrohr 12 sitzt auf einem Schwenkflansch 80, der mit einem Gaseinlass 82 versehen ist, und der auf einem der Gebläsebrenner, wie sie in den Dokumenten D1 bis D4 gezeigt und im Einzelnen erläutert sind, anstelle der dort dargestellten Schwenkflansche und der dort dargestellten Brennerrohre aufgesetzt werden kann. Durch das Ersetzen der entsprechenden Brennerköpfe der Gebläsebrenner aus den Dokumenten D1 bis D4 mit einem Brennerkopf gemäß 2 (oder 3 oder 4) ergeben sich Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Brenners. Es wird für weitere Einzelheiten zu dem entsprechenden Brenner ausdrücklich auf die Dokumente D1 bis D4 verwiesen.
  • Im Folgenden werden anhand der 1 und 2 ein mit dem entsprechenden Brenner und dem Brennerkopf 10 durchführbares Vormisch-Verfahren und ein dieses verwendendes Verbrennungsverfahren näher erläutert.
  • Im Betrieb des mit dem Brennerkopf 10 versehenen Brenners wird durch das Gebläse eine Luftströmung innerhalb des Schwenkflansches 80 und innerhalb des Flammrohrs bzw. Brennerrohrs 12 erzeugt. Durch den Gaseinlass 82 und den Gasverteiler 38 wird gasförmiger Brennstoff zu den ersten Gasdüsen 68 der Mager-Gemisch-Brennstoffzuführeinrichtung 48 in einem derartigen Verhältnis zugeführt, dass sich stromabwärts der ersten Gasdüsen 68 in der Mager-Gemisch-Vormischzone 44, die durch den Bereich stromaufwärts der stromaufwärtigen Enden 60 der Kanäle 56, die äußeren Bereiche 54 zwischen den Kanälen 56 und dem zentralen Bereich 50 innerhalb des rohrförmigen Innenkörpers 52 gebildet ist, einstellt. Hierdurch wird in der Mager-Gemisch-Vormischzone 44 ein mageres Brennstoff-Luft-Gemisch so erzeugt, dass es zu wenig Brennstoff enthält und somit nicht zündfähig ist.
  • Eine explosive Luft-/Gasmischung und somit ein zündfähiges Brennstoff-Luft-Gemisch liegt bei Erdgas mit einer Konzentration von 4,5 bis 13,5% vor, bei Propan mit einer Konzentration von 2,1 bis 9,5% und bei Butan mit einer Konzentration von 1,5 bis 8,5% vor. Die Zündpunkte für Erdgas liegen zwischen 575°C bis 625°C und für Propan bei 470°C und für Butan bei 365°C.
  • Durch Dimensionierung der ersten Gasdüsen 68 wird sichergestellt, dass durch die ersten Gasdüsen nur so viel gasförmiger Brennstoff zugeführt wird, dass sich ein mageres Brennstoff-Luft-Gemisch mit einer Konzentration unterhalb der oben genannten zündfähigen Gaskonzentrationen einstellt. Zum Beispiel wird Erdgas mit weniger als 5%, vorzugsweise weniger als 4%, zugeführt, Propan wird mit weniger als 2% zugeführt, und im Fall von Butan wird weniger als 1,5% zugeführt.
  • Insbesondere wird eine Gas-Luft-Mischung in der Mager-Gemisch-Vormischzone 44 mit einem Verbrennungsluftverhältnis λ von weniger als 0,5 erzeugt. Selbstverständlich können geringere Verbrennungsluftverhältnisse vorgesehen sein.
  • Es ist jedoch vorteilhaft, so viel Gas zu der Mager-Gemisch-Vormischzone 44 zuzuführen, dass gerade kein zündfähiges Brennstoff-Luft-Gemisch erzeugt wird, jedoch bereits eine gute Brennstoff-Luft-Vermischung erfolgt.
  • Ein Teil des mageren Brennstoff-Luft-Gemisches tritt durch die Eintrittsöffnungen 62 in die Kanäle 56 ein, wo durch die zweiten Gasdüsen 66 zusätzlicher Brennstoff hinzugefügt wird. Die zweiten Gasdüsen 66 sind so dimensioniert, dass so viel Brennstoff hinzugefügt wird, dass ein Gemisch entsteht, das zu fett für eine Zündfähigkeit ist. Insbesondere wird so viel Gas zugeführt, dass sich Gasmischungen oberhalb des oberen Wertes der oben genannten Konzentrationen für zündfähige/explosive Gasmischungen einstellen. Insbesondere wird eine Brennstoff-Luft-Mischung mit λ > 1,5 erzeugt.
  • Das Gas aus den zweiten Gasdüsen 66 mischt sich entlang der Durchströmung der Kanäle 56 sehr gut mit der Luft, die als Teil des mageren Brennstoff-Luft-Gemisches in die Eintrittsöffnung 62 eintritt, so dass an den Austrittsöffnungen 66 ein sehr gut durchmischtes fettes Brennstoff-Luft-Gemisch in die Mischzone 32 eintritt, die zwischen den Austrittsöffnungen 66 und dem stromabwärtigen Ende der Vormischvorrichtung 14 gebildet ist.
  • Durch den Drallerzeuger 16 wird der den rohrförmigen Innenkörper 52 durchströmende Teil des mageren Brennstoff-Luft-Gemisches verdrallt; diese Verdrallung verdrallt auch das sich in der Mischzone 32 einstellende Gemisch, so dass insgesamt durch die Vermischung des mageren Brennstoff-Luft-Gemisches und des fetten Brennstoff-Luft-Gemisches ein zündfähiges Brennstoff-Luft-Gemisch erzeugt wird, an dem durch die Drallerzeugungseinrichtung 34 ein Drall erzeugt wird.
  • Dem durch das Innere des Innenkörpers 52 durchströmenden Anteil des mageren Brennstoff-Luft-Gemischs wird durch die dritten Gasdüsen 70 Brennstoff hinzugefügt, so dass sich hier ebenfalls erst am stromabwärtigen Ende der Vormischvorrichtung 14 ein zündfähiges Gemisch ergibt.
  • Weiter kann durch die Öldüse 72 flüssiger Brennstoff hinzugefügt werden.
  • So liegen innerhalb des Brennerrohres 12 räumlich getrennte Vormischzonen 36, 44 vor, in denen sich jeweils Brennstoff-Luft-Gemische befinden bzw. dort erzeugt und gemischt werden, deren Brennstoff-Luft-Verhältnisse außerhalb des zündfähigen Bereichs liegen. Dies vermeidet die Gefahr eines Flammenrückschlags, selbst bei niedrigen Leistungen oder geringen Strömungsgeschwindigkeiten.
  • Mit dieser Anordnung und dem hierdurch durchführbaren Vormischverfahren kann demnach ein sicheres Verbrennungsverfahren durchgeführt werden, mit dem nur sehr wenig NOx-Emissionen entstehen und mit dem hohe Leistungen (auch oberhalb 3 MW) erzeugt werden können, wobei ein sehr großer Leistungsbereich (mehrere Größenordnungen) bei sicherem Betrieb ohne Flammenrückschlag eingestellt werden kann. Somit kann ein Low NOx-Brenner mit hohem Dynamikumfang geschaffen werden.
  • In den 3 und 4 ist eine weitere Ausgestaltung des Brennerkopfes 10 mit der Vormischvorrichtung 14 dargestellt, wobei hier die Fett-Gemisch-Vormischzone 36 zentral, beispielsweise innerhalb des Innenkörpers 52, ausgebildet ist, und die Mager-Gemisch-Vormischzone 44 außen angeordnet ist. Auch hier erfolgt eine Vermischung zu einem zündfähigen Gemisch erst nahe der Mündung des Brennerrohres 12.
  • Die Brenner der unterschiedlichen Ausführungsformen können mit reiner Verbrennungsluft betrieben werden; es ist aber auch möglich, eine nicht dargestellte Abgasrückführung vorzusehen, die Abgase aus dem Brennraum stromaufwärts der in den 1 bis 4 dargestellten Luftzuführeinrichtungen 38, 46 der Verbrennungsluft zuführt.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Brennerkopf
    12
    Brennerrohr
    14
    Vormischvorrichtung
    16
    Drallerzeuger
    18
    Drallströmung
    20
    Vormischzone
    22
    Brennkammer
    24
    interne Abgaszirkulation
    26
    Flamme
    30
    Fett-Gemisch-Vormischeinrichtung
    32
    Mischzone
    34
    Drallerzeugungseinrichtung
    36
    Fett-Gemisch-Vormischzone
    38
    Fett-Gemisch-Luftzuführeinrichtung
    40
    Fett-Gemisch-Brennstoffzuführeinrichtung
    42
    Mager-Gemisch-Vormischeinrichtung
    44
    Mager-Gem isch-Vormischzone
    46
    Mager-Gem isch-Luftzuführeinrichtung
    48
    Mager-Gem isch-Brennstoffzuführeinrichtung
    50
    zentraler Bereich
    52
    rohrförmiger Innenkörper
    54
    äußere Bereich
    56
    Kanal
    58
    Begrenzungswand
    60
    stromaufwärtiges Ende
    62
    Eintrittsöffnung
    64
    stromabwärtiges Ende
    66
    Austrittsöffnung
    68
    erste Gasdüse
    66
    zweite Gasdüse
    68
    Gasverteiler
    70
    dritte Gasdüsen
    72
    Öldüse
    74
    Zündelektrode
    76
    Drallstauscheibe
    78
    Gitter
    80
    Schwenkflansch
    82
    Gaseinlass
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2713105 A1 [0002]
    • EP 2525150 A1 [0002]
    • EP 2286149 B1 [0002]

Claims (15)

  1. Vormischverfahren zum Vormischen von Brennstoff mit Luft vor Verbrennung eines Brennstoff-Luft-Gemisches, umfassend: a) Erzeugen eines fetten Brennstoff-Luft-Gemischs mit einem Brennstoff-Luft-Verhältnis oberhalb eines zündfähigen Brennstoff-Luft-Verhältnisses, b) Zuführen von Luft zu dem fetten Brennstoff-Luft-Gemisch, um ein zündfähiges Brennstoff-Luft-Gemisch zu erhalten, und c) Verdrallen des in Schritt a2) oder b2) erhaltenen zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemischs.
  2. Vorm ischverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt b) den Schritt b1) Erzeugen eines mageren Brennstoff-Luft-Gemischs mit einem Brennstoff-Luft-Verhältnis unterhalb eines zündfähigen Brennstoff-Luft-Verhältnis umfasst, wobei das Zuführen von Luft zu dem fetten Brennstoff-Luft-Gemisch durch Zuführen des mageren Brennstoff-Luft-Gemisches zu dem fetten Brennstoff-Luft-Gemisch erfolgt, um so das zündfähige Brennstoff-Luft-Gemisch zu erhalten.
  3. Vormischverfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt a) umfasst: Erzeugen des fetten Brennstoff-Luft-Gemisches mit einem Verbrennungsluftverhältnis λ > 1,5 und/oder dass Schritt b1) umfasst: Erzeugen des mageren Brennstoff-Luft-Gemisches mit einem Verbrennungsluftverhältnis λ < 0,5.
  4. Vormischverfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt a) in einer sich in einer Luftströmungsrichtung erstreckenden Fett-Gemisch-Vormischzone (36) durchgeführt wird, an deren in Luftströmungsrichtung vorderen Ende eine Fett-Gemisch-Brennstoffzufuhr und eine Fett-Gemisch-Luftzufuhr erfolgt und an deren in Strömungsrichtung hinteren Ende das Zuführen von Luft des Schrittes b) erfolgt, und/oder dass Schritt b1) in einer sich in einer Luftströmungsrichtung erstreckenden Mager-Gemisch-Vormischzone (44) durchgeführt wird, an deren in Luftströmungsrichtung vorderen Ende eine Mager-Gemisch-Brennstoffzufuhr und eine Mager-Gemisch-Luftzufuhr erfolgt und an deren in Strömungsrichtung hinteren Ende das Zuführen zu dem fetten Brennstoff-Luft-Gemisch erfolgt.
  5. Vorm ischverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das fette Brennstoff-Luft-Gemisch aus der Fett-Gemisch-Vormischzone (36) und das magere Brennstoff-Luft-Gemisch aus der Mager-Gemisch-Vormischzone (44) in einer sich in Luftströmungsrichtung erstreckenden Mischzone (32) vermischt werden und einer in Luftströmungsrichtung hinter der Mischzone (32) angeordneten Drallerzeugungseinrichtung (34) zum Durchführen des Schritts c) zugeführt werden.
  6. Vormischverfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt a) oder b1) umfasst: Zuführen von Abgas, so dass das fette bzw. magere Brennstoff-Luft-Gemisch ein fettes bzw. mageres Brennstoff-Luft-Abgas-Gemisch ist.
  7. Vormischverfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen, mehrere oder alle der folgenden Schritte: 7.1 Erzeugen eines Luftstroms und Hinzufügen von Brennstoff, insbesondere gasförmigen Brennstoff, zu dem Luftstrom und Vermischen von Luft und Brennstoff entlang einer sich in Luftströmungsrichtung erstreckenden Vormischzone (20), insbesondere als Teil von Schritt a); 7.2 Durchführen des Vormischverfahrens in einem Brennerkopf (10), an dessen Brennerkopfende die Verbrennung stattfindet; 7.3 Durchführen des Vormischverfahrens in einem Flammrohr oder Brennerkopfrohr oder einem Brennerrohr (12) eines Gebläsebrenners, 7.4 Verwenden einer Fett-Gemisch-Vormischzone (36), die mehrere getrennte Kanäle (56) aufweist, die sich in einer ringförmigen verteilten Anordnung um einen zentralen Bereich der Mager-Gemisch-Vormischzone (44) befinden; 7.4 Vermischen von Brennstoff und Luft in getrennten Vormischzonen (20), wobei das fette Brennstoff-Luft-Gemisch in Umfangsrichtung eines Brennerrohres (12) verteilt angeordneten getrennten Kanälen (56) erzeugt wird und das magere Brennstoff-Luft-Gemisch in einem zentralen Bereich (50) und in äußeren Bereichen (54) einer Mager-Gemisch-Vormischzone (44) erzeugt wird, wobei die äußeren Bereiche (54) alternierend zu den Kanälen (56) angeordnet sind; 7.5 Zuführen von Luft oder mageres Brennstoff-Luft-Gemisch an einem stromaufwärtigen Ende (60) eines jeden Kanals (56) und Erzeugen des fetten Brennstoff-Luft-Gemisch durch Zuführen von Brennstoff in dem Kanal (56), insbesondere an dem stromaufwärtigen Ende (60), zu der Luft oder dem mageren Brennstoff-Luft-Gemisch und Vermischen entlang der Erstreckung des Kanals (56); 7.6 als Teil von Schritt c): Verdrallen von mageren Brennstoff-Luft-Gemisch aus einem zentralen Bereich (50) einer Mager-Gemisch-Vormischzone (44) und Verdrallen des zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemischs durch Hinzufügen zu dem verdrallten mageren Brennstoff-Luft-Gemisch; und/oder 7.7 als Teil von Schritt c): Verdrallen von mageren Brennstoff-Luft-Gemisch aus einem zentralen Bereich (50) einer Mager-Gemisch-Vormischzone (44) und Verdrallen des zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemischs durch Hinzufügen von fettem Brennstoff-Luft-Gemisch zu dem verdrallten mageren Brennstoff-Luft-Gemisch, so dass zündfähiges Brennstoff-Luft-Gemisch in der verdrallten Strömung (18) erzeugt wird und das Verdrallen des zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemischs gleichzeitig mit seiner Erzeugung erfolgt.
  8. Verbrennungsverfahren zum Verbrennen eines Brennstoff-Luft-Gemisches, umfassend Durchführen des Vormischverfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche und Verbrennen des verdrallten zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemischs.
  9. Vorm ischvorrichtung (14), insbesondere zum Durchführen des Vormischverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend: eine Fett-Gemisch-Vormischeinrichtung (30) zum Erzeugen eines fetten Brennstoff-Luft-Gemisches, wobei die Fett-Gemisch-Vormischeinrichtung (30) eine Fett-Gemisch-Luftzufuhreinrichtung (38) zum Zuführen von Luft, eine Fett-Gemisch-Brennstoffzufuhreinrichtung (40) zum Zuführen von Brennstoff und eine Fett-Gemisch-Vormischzone (36) zum Vermischen von Luft aus der Fett-Gemisch-Luftzufuhreinrichtung (38) und Brennstoff aus der Fett-Gemisch-Brennstoffzufuhreinrichtung (40) aufweist, sowie eine Mischzone zum Vermischen des fetten Brennstoff-Luft-Gemisches mit zusätzlicher Luft, um ein zündfähiges Brennstoff-Luft-Gemisch zu erzeugen, und eine Drallerzeugungseinrichtung (34) zum Erzeugen eines Dralls an dem zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemisch.
  10. Vormischvorrichtung (14) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mager-Gemisch-Vormischeinrichtung (42) zum Erzeugen eines mageren Brennstoff-Luft-Gemisches vorgesehen ist, wobei die Mager-Gemisch-Vormischeinrichtung (42) eine Mager-Gemisch-Luftzufuhreinrichtung (46) zum Zuführen von Luft, eine Mager-Gemisch-Brennstoffzufuhreinrichtung (48) zum Zuführen von Brennstoff und eine Mager-Gemisch-Vormischzone (44) zum Vermischen von Luft aus der Mager-Gemisch-Luftzufuhr und Brennstoff aus der Mager-Gemisch-Brennstoffzufuhreinrichtung (48) aufweist, wobei sowohl die Fett-Gemisch-Vormischeinrichtung (30) als auch die Mager-Gemisch-Vormischeinrichtung (42) gemeinsam in die Mischzone (32) münden, um das fette Brennstoff-Luft-Gemisch und das magere Brennstoff-Luft-Gemisch zum Bilden des zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemisches zu vermischen.
  11. Vormischvorrichtung (14) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abgasrückführeinrichtung zum Zuführen von Abgas zu der Fett-Gemisch-Luftzufuhreinrichtung (38) und/oder der Mager-Gemisch-Luftzufuhreinrichtung (46) vorgesehen ist.
  12. Vormischvorrichtung (14) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fett-Gemisch-Vormischzone (36) und/oder die Mager-Gemisch-Vormischzone (44) mehrere sich in einer Luftströmungsrichtung erstreckende Kanäle (56) aufweisen, die nebeneinander oder alternierend nebeneinander angeordnet sind.
  13. Vormischvorrichtung (14) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, gekennzeichnet durch eines, mehrere oder alle der folgenden Merkmale: 13.1 dass die Mager-Gemisch-Vormischzone (44) einen zentralen Bereich (50) aufweist, wobei zumindest Bereiche der Fett-Gemisch-Vormischzone (36) um den zentralen Bereich (50) herum angeordnet sind; 13.2 dass die Fett-Gemisch-Vormischzone (36) Kanäle (56) aufweist, die um den zentralen Bereich (50) herum verteilt angeordnet sind; und/oder 13.3 dass zwischen benachbarten Kanälen (56) jeweils ein äußerer Bereich (54) der Mager-Gemisch-Vormischzone (44) angeordnet ist; 13.4 dass jeder Kanal (56) rohrförmige Begrenzungswände (58) aufweist, wobei ein stromaufwärtiges Ende (60) des Kanals (56) eine Eintrittsöffnung (62) aufweist und ein stromabwärtiges Ende (64) des Kanals (56) eine Austrittsöffnung (66) aufweist; und/oder 13.5 dass an einem stromabwärtigen Ende (64) eines Kanals (56) der Fett-Gemisch-Vormischzone (44) innerhalb von Kanal-Begrenzungswänden (58) eine Brennstoffdüse vorgesehen ist.
  14. Brennerkopf (10) umfassend ein Brennerrohr (12) und eine in dem Brennerrohr (12) angeordnete Vormischvorrichtung (14) nach einem der Ansprüche 9 bis 13.
  15. Brenner, insbesondere Gebläsebrenner, umfassend einen Brennerkopf (10) nach Anspruch 14 und/oder eine Vormischvorrichtung (14) nach einem der Ansprüche 9 bis 13.
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