DE19505753A1

DE19505753A1 - Pollution-free liquid-fuel combustion system in boiler

Info

Publication number: DE19505753A1
Application number: DE1995105753
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr Sattelmayer
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Priority date: 1995-02-20
Filing date: 1995-02-20
Publication date: 1996-08-22

Abstract

Combustion of the fuel (21) takes place in a first stage (11) with a burner (1) using air or a mixture of air and recirculated exhaust gas, and in a second stage (12) without a burner. The exhaust from the first stage is partly cooled before entering the second. The burner is operated sub-stoichiometrically, its exhaust being directed towards the second one and cooled to a set temperature. In the second and final combustion stage, it is mixed with air (17) delivered by nozzle and in the first stage the exhaust can be accelerated, while its flow direction is reversed before entering the second one. The burner can be operated with an air number (lambda), which is between 0.5 and 0.9. Swirl can be generated in the exhaust before mixing with the air.

Description

Technical field

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur schadstoffarmen Ver brennung von flüssigem Brennstoff in einem Heizungskessel und einen Heizungskessel zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for low pollutant Ver burning liquid fuel in a boiler and a boiler to carry out the process.

State of the art

Heizungskessel werden vorwiegend als Dreizugkessel gebaut. Diese bestehen aus mindestens einem zylindrischen Flammrohr (erster Kesselzug), aus Rauchrohrbündeln (zweiter und dritter Kesselzug) und aus einer vorderen und hinteren Umlenkkammer.Boilers are mainly built as three-pass boilers. These consist of at least one cylindrical flame tube (first boiler train), from smoke tube bundles (second and third Tank train) and from a front and rear deflection chamber.

In einem Aufsatz auf der Feuerraumtür sind z. B. alle Kompo nenten zum Betrieb des Brennerkopfes zusammengefaßt. Diese umfassen beispielsweise ein Gebläse, eine Ölpumpe und eine Steuerungsanlage. Der Brennerkopf feuert in das Flammrohr (Feuerraum) hinein. Der Feuerraum wird durch einen einfachen zylindrischen metallischen Mantel gebildet.In an essay on the firebox door z. B. all compo nents summarized for the operation of the burner head. These include, for example, a blower, an oil pump, and a Control system. The burner head fires into the flame tube (Firebox) into it. The firebox is simple cylindrical metallic shell formed.

Vorwiegend durch Strahlung wird ein Teil der Wärme auf das Brennerrohr und weiter auf die wassergekühlten Kesselwände übertragen. Part of the heat is mainly due to radiation Burner tube and further on the water-cooled boiler walls transfer.

Bei dieser Standardtechnik werden die Abgase ohne zwischenge schaltete Bauteile am Ende des Brennraumes um 180° umgelenkt und in den zweiten Kesselzug geführt, wo sie weiter abgekühlt werden. Nach einer zweiten Umlenkung über dem Brenner gelan gen die Abgase durch den dritten Zug zum Kamin.With this standard technology, the exhaust gases are switched components redirected by 180 ° at the end of the combustion chamber and led into the second boiler train, where it cooled further will. After a second redirection over the burner exhaust gases through the third draft to the chimney.

Im Hinblick auf die Entstehung möglichst geringer NOx-, CO- und UHC (ungesättigte Kohlenwasserstoffe)-Emissionen bei der Verbrennung ist es vorteilhaft, die aus dem Stand der Technik bekannten Vormischbrenner der Doppelkegelbauart (s. z. B. EP 0 321 809 B1) für den Betrieb derartiger Heizungskessel einzu setzen. Diese können auch mit Mitteln für eine interne Rauch gasrückführung versehen sein (s. z. B. DE 43 20 212), was die Schadstoffemissionswerte weiter verringert.With regard to the generation of the lowest possible NOx, CO and UHC (unsaturated hydrocarbon) emissions at Combustion is advantageous from the prior art known premix burner of the double cone type (see e.g. EP 0 321 809 B1) for the operation of such boilers put. These can also be used for internal smoke gas recirculation (see e.g. DE 43 20 212), which the Pollutant emission levels further reduced.

Beim Betrieb mit flüssigem Brennstoff ist die Qualität der Verbrennung davon abhängig, ob es gelingt, einen optimalen Vermischungsgrad zwischen Brennstoff und Verbrennungsluft zu erzielen. Vormischbrenner, die mit 100% Luftüberschuß arbei ten, erlauben zwar ein Betreiben der Flamme kurz vor dem Löschpunkt, aber wegen des Kesselwirkungsgrades ist nur eine Überschußluft von 15% gestattet.When operating with liquid fuel, the quality is the Combustion depends on whether an optimal one succeeds Degree of mixing between fuel and combustion air too achieve. Premix burners that work with 100% excess air ten, allow the flame to be operated shortly before Extinguishing point, but because of the boiler efficiency is only one 15% excess air allowed.

Man hat deshalb versucht, eine Stufung der Verbrennung im Luftüberschußgebiet durch zweifache Brennstoffzugabe und mit rezirkuliertem Abgas durchzuführen, wobei die Verbrennung in eine Magerstufe und in eine nahstöchiometrische Stufe unter teilt ist. In der ersten Stufe wird die Verbrennungsluft über einen Wärmetauscher einem aerodynamisch stabilisierten Vor mischbrenner zugeführt. Je nach Auslegung des Wärmetauschers kann die Verbrennungsluft bis auf ca. 400°C vorgeheizt wer den, was bei der Verbrennung mit Öl zu einer sehr guten Vor verdampfung führt. Das Verbrennungsluftverhältnis in der Ma gerstufe liegt hier bei ca. 2,1 (entspricht 11% Restsauer stoff) wodurch bei Flammentemperaturen von ca. 1300°C die NOx-Emissionen im atmosphärischen Fall unter 1 vppm liegen. An attempt has therefore been made to classify the combustion in Excess air area through double addition of fuel and with recirculated exhaust gas, the combustion in a lean level and into a near stoichiometric level shares. In the first stage, the combustion air is over a heat exchanger an aerodynamically stabilized front Mixing burner supplied. Depending on the design of the heat exchanger the combustion air can be preheated to approx. 400 ° C the very best before when burning with oil evaporation leads. The combustion air ratio in Ma level here is approx. 2.1 (corresponds to 11% residual acid fabric) which, at flame temperatures of approx. 1300 ° C NOx emissions in the atmospheric case are below 1 vppm.

Auf dem Weg in die zweite Stufe wird dem Medium Wärme entzo gen, so daß beim Eintritt in die zweite Stufe die Temperatur noch ca. 1000°C beträgt. Dort wird vorzugsweise über eine Ringbrennkammer weiteres Brennstoff/Rauchgas-Gemisch axial versetzt eingedüst, bis ein Restsauerstoffgehalt von ca. 3% im Abgas erreicht ist. Das eingedüste Gemisch wird durch die heißen Abgase der ersten Stufe gezündet. Der vollständige Ausbrand erfolgt anschließend im Brennraum bei einer Tempe ratur von ca. 1400°C, wobei die NOx-Emissionen insgesamt nur ca. 5-8 vppm betragen.On the way to the second stage, heat is extracted from the medium conditions so that when entering the second stage the temperature is still approx. 1000 ° C. There is preferably a Annular combustion chamber additional fuel / flue gas mixture axially injected until a residual oxygen content of approx. 3% is reached in the exhaust gas. The injected mixture is by the hot exhaust gases of the first stage ignited. The complete one Burnout then takes place in the combustion chamber at a temperature temperature of approx. 1400 ° C, whereby the total NOx emissions only approx. 5-8 vppm.

Betreibt man den oben beschriebenen Brennerkopf unterstöchio metrisch, fährt ihn also mit Luftmangel, so entstehen bei der Standardtechnik nach der Ausbrandstufe zu hohe Temperaturen, die zu einem unerwünschten höheren thermischen NOx-Ausstoß führen.If you operate the above-described burner head substoichio metric, so it runs with lack of air, so arise with the Standard technology after the burn-out stage too high temperatures, resulting in an undesirable higher thermal NOx emissions to lead.

Presentation of the invention

Die Erfindung versucht, diesen Nachteil zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur schadstoffarmen Verbrennung von flüssigem Brennstoff in einem Heizungskessel und einen Heizungskessel zur Durchführung des Verfahrens zu entwickeln, bei denen die thermische NOx-Bildung weitgehend unterdrückt wird.The invention tries to avoid this disadvantage. your the task is based on a method for low pollutant Burning liquid fuel in a boiler and a boiler to carry out the method develop, where the thermal NOx formation largely is suppressed.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Verfahren gemäß Oberbe griff des Patentanspruches 1 dadurch erreicht, daß der Bren ner unterstöchiometrisch betrieben wird, daß das unterstö chiometrische Abgas der ersten Verbrennungsstufe gezielt auf einen bestimmten Temperaturbereich abgekühlt wird und in der zweiten Verbrennungsstufe, der Ausbrandstufe, mit eingedüster Ausbrandluft vermischt und verbrannt wird. According to the invention, this is the case with a method according to Oberbe handle of claim 1 achieved in that the Bren ner is operated stoichiometrically that the support chiometric exhaust gas of the first combustion stage a certain temperature range is cooled and in the second combustion stage, the burnout stage, with steamed in Burnout air is mixed and burned.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Heizungskessel zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei der Hei zungskessel im wesentlichen aus mindestens einem Brenner ein schließlich mit zu seinem Betrieb erforderlichen Komponen ten, wie Gebläse, Ölpumpe, Steuerung und Zufuhrleitungen, aus einem den Brennraum mit zwei Verbrennungszonen bildenden Flammrohr, aus je einer Umlenkkammer für den zweiten und dritten Kesselzug und aus entsprechenden Rauchgasrohren be steht, dadurch erreicht, daß zwischen erster und zweiter Verbrennungszone Einbauten mit Düsen zur Zufuhr der Ausbrand luft in die Ausbrandzone angeordnet sind und die Ausbrandzone von den Einbauten, dem zylindrischen Mantel des Flammrohres und der Kesselrückwand begrenzt ist.According to the invention, this is used for a heating boiler Carrying out the method according to claim 1, wherein the Hei tion boiler essentially from at least one burner finally with components necessary for its operation such as blowers, oil pumps, controls and supply lines one that forms the combustion chamber with two combustion zones Flame tube, each from a deflection chamber for the second and third boiler train and be from corresponding flue gas pipes is achieved in that between the first and second Combustion zone internals with nozzles for feeding the burnout air are arranged in the burnout zone and the burnout zone from the internals, the cylindrical jacket of the flame tube and the back wall of the boiler is limited.

Die Vorteile der Erfindung sind unter anderem darin zu sehen, daß durch den unterstöchiometrischen Betrieb des Brenners die NOX-Emissionen herabgesetzt werden und die thermische NOx-Bildung durch Zumischung der Ausbrandluft zum Rauchgas in einem geeigneten Temperaturfenster unterbunden wird.The advantages of the invention include that by the substoichiometric operation of the burner the NOX emissions are reduced and the thermal NOx formation by adding the burnout air to the flue gas in a suitable temperature window is prevented.

Es ist besonders zweckmäßig, wenn das Abgas vor der Beimi schung der Ausbrandluft mittels in der Umlenkeinrichtung an geordneter Drallerzeuger verdrallt wird, weil dadurch die Mi schung der beiden Teilströme intensiviert wird und ein drei dimensionales Wirbelmuster erzeugt wird. Der in der Ausbrand zone entstehende Ringwirbel dient der Flammenstabilisierung.It is particularly expedient if the exhaust gas before the annex the combustion air by means of in the deflection device orderly swirl generator is swirled because the Mi the two sub-streams is intensified and a three dimensional swirl pattern is generated. The one in burnout zone vortex is used to stabilize the flame.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Brenner, insbesondere bei einem Brenner mit interner Rauchgasrückführung, mit einer Luftzahl im Bereich 0,5 < λ < 0,9 betrieben wird. Dann sind be sonders geringe Schadstoffemissionen zu erwarten, was aus Um weltgründen sehr positiv ist.It is also advantageous if the burner, in particular a burner with internal flue gas recirculation, with one Air ratio in the range 0.5 <λ <0.9 is operated. Then be particularly low pollutant emissions to be expected, which from Um global reasons is very positive.

Schließlich wird mit Vorteil die Ausbrandluft vom Hauptluft strom vor dessen Eintritt in den Brennerkopf entnommen oder die Ausbrandluft wird von einem separaten Gebläse erzeugt und jeweils über spezielle Zufuhrleitungen dem Ringraum zugelei tet.Finally, the burnout air from the main air is advantageous current before it enters the burner head or the burnout air is generated by a separate fan and to the annulus via special feed lines tet.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die mit dem Flammrohr ver bundenen Einbauten den Querschnitt der ersten Verbrennungs zone am Ende des Brennraumes verjüngen und einen Ringraum zur Verteilung der Ausbrandluft bilden, wobei die Einbauten die erste und zweite Verbrennungsstufe voneinander isolieren, und wobei am Ende des Brennraumes eine Umlenkeinrichtung zur Zu fuhr des unterstöchiometrischen Abgases in die Ausbrandzone angeordnet ist. Die Erfindung läßt sich leicht durch zusätz liche Teile, die im wesentlichen mit dem Flammrohr verbunden sind, realisieren. Daher ist es möglich, eine Produktfamilie aus nur wenigen Teilen für die heutige und die neue Technik aufzubauen.It is also advantageous if the ver with the flame tube tied internals the cross section of the first combustion taper the zone at the end of the combustion chamber and create an annular space Distribution of the burnout air form, the internals the isolate the first and second combustion stages from each other, and where at the end of the combustion chamber a deflection device for drove the substoichiometric exhaust gas into the burnout zone is arranged. The invention can be easily by additional Liche parts essentially connected to the flame tube are, realize. Therefore it is possible to have a product family from just a few parts for today's and new technology build up.

Brief description of the drawing

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines Dreizugheizungskessels dargestellt.In the drawing is an embodiment of the invention represented by a three-pass heating boiler.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt des Heizungskessels, der mit einem Vormischbrenner der Doppelkegelbauart betrie ben wird, wobei die Ausbrandluft dem Hauptluftstrom zum Brenner entnommen wird und die unterstöchiome trischen Abgase vor Eintritt in die Ausbrandstufe eine Strömungsumkehr erfahren; Fig. 1 shows a longitudinal section of the boiler, which is operated with a premix burner of the double cone type, the burnout air is taken from the main air flow to the burner and the substoichiometric exhaust gases undergo a flow reversal before entering the burnout stage;

Fig. 2 einen Längsschnitt des Heizungskessels, der mit einem Vormischbrenner der Doppelkegelbauart mit in terner Rauchgasrückführung betrieben wird, wobei die Ausbrandluft von einem separaten Gebläse er zeugt wird und die unterstöchiometrischen Abgase vor Eintritt in die Ausbrandstufe eine Strömungsum kehr erfahren; Figure 2 is a longitudinal section of the boiler, which is operated with a premix burner of the double cone type with in tern flue gas recirculation, the burnout air is generated by a separate fan and the substoichiometric exhaust gases experience a flow reversal before entering the burnout stage.

Fig. 3 einen Längsschnitt des Heizungskessels analog zu Fig. 1, aber ohne Strömungsumkehr der unterstöchio metrischen Abgase. Fig. 3 shows a longitudinal section of the boiler analogous to Fig. 1, but without reversing the flow of the substoichiometric exhaust gases.

Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentli chen Elemente gezeigt. Die Strömungsrichtung der Medien ist mit Pfeilen bezeichnet.It is only essential for understanding the invention Chen elements shown. The direction of flow of the media is marked with arrows.

Way of carrying out the invention

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispie len und der Fig. 1 bis 3 näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments and FIGS. 1 to 3.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Hei zungskessels, der mit einem Vormischbrenner 1 der Doppelke gelbauart betrieben wird. Derartige Vormischbrenner bestehen im wesentlichen aus mindestens zwei hohlen, kegelförmigen, in Strömungsrichtung ineinandergeschachtelten Teilkörpern, deren Längssymmetrieachsen gegeneinander versetzt verlaufen, so daß die benachbarten Wandungen der Teilkörper in Längsrich tung sich erstreckende tangentiale Lufteintrittskanäle bil den. Im von den Teilkörpern gebildeten Kegelhohlraum ist min destens eine Düse für den Brennstoff vorhanden. Eine genaue Beschreibung dieser Brennerart und seiner Funktionsweise ist aus der Literatur bekannt und kann beispielsweise aus EP 0 321 809 B1 entnommen werden, so das hier darauf verzichtet wird. Fig. 1 shows a longitudinal section of a heating boiler according to the invention, which is operated with a premix burner 1 of the Doppelke gel type. Such premix burners consist essentially of at least two hollow, conical, nested partial bodies in the direction of flow, the longitudinal axes of symmetry of which are offset from one another, so that the adjacent walls of the partial body in the longitudinal direction device extending tangential air inlet ducts bil. At least one nozzle for the fuel is present in the cone cavity formed by the partial bodies. A precise description of this type of burner and its mode of operation is known from the literature and can be found, for example, in EP 0 321 809 B1, so that it is omitted here.

Der beispielhaft in Fig. 1 dargestellte Dreizugkessel besteht aus mindestens einem zylindrischen Flammrohr 2 (erster Kes selzug), den Rauchrohrbündeln, die den zweiten Kesselzug 3 und den dritten Kesselzug 4 bilden und der vorderen 5 und hinteren Umlenkkammer 6. The three-pass boiler shown by way of example in FIG. 1 consists of at least one cylindrical flame tube 2 (first Kes selzug), the smoke tube bundles which form the second boiler train 3 and the third boiler train 4 and the front 5 and rear deflection chamber 6 .

In einem Aufsatz 7 auf der Feuerraumtür sind alle Komponenten zum Betrieb des Brenners 1 zusammengefaßt. Diese umfassen beispielsweise ein Gebläse 8, eine Ölpumpe 9 und eine hier nicht dargestellte Steuerungsanlage. Der Brenner 1 feuert in das Flammrohr 2 hinein. Der Brennraum wird durch einen einfa chen zylindrischen metallischen Mantel gebildet.All components for operating the burner 1 are combined in an attachment 7 on the combustion chamber door. These include, for example, a blower 8 , an oil pump 9 and a control system, not shown here. The burner 1 fires into the flame tube 2 . The combustion chamber is formed by a simple cylindrical metallic jacket.

Vorwiegend durch Strahlung wird ein Teil der Wärme auf das Flammrohr 2 und weiter auf die wassergekühlten Kesselwände 10 übertragen.Part of the heat is transferred primarily to the flame tube 2 and further to the water-cooled boiler walls 10 by radiation.

Der Heizungskessel weist zwei Verbrennungszonen auf 11 und 12 auf. Die erste Verbrennungsstufe 11 wird vom Brenner 1 be trieben, und zwar unterstöchiometrisch, d. h. es wird mit Luftmangel gefahren. Die zweite Zone 12 ist die Ausbrandzone. Sie ist in diesem Ausführungsbeispiel begrenzt von den Ein bauten 13, dem zylinderförmigen Mantel des Flammrohres 2 und der Kesselrückwand 14. Die Einbauten 13 bilden einen Ringraum 15, der mit einem Zufuhrrohr 16 für die Ausbrandluft 17 ver bunden ist. Sie weisen in der Nähe der Kesselrückwand 14 kranzförmig angeordnete Düsen 18 auf. Die Einbauten 13 sind in diesem Ausführungsbeispiel so angeordnet, daß sie den Querschnitt der ersten Verbrennungszone 11 verringern. We sentlich ist die am Ende der ersten Verbrennungszone angeord nete Umlenkeinrichtung 19 für die Abgase 20.The boiler has two combustion zones on 11 and 12 . The first combustion stage 11 is driven by the burner 1 , namely sub-stoichiometric, ie it is operated with a lack of air. The second zone 12 is the burnout zone. It is limited in this embodiment by a built 13 , the cylindrical jacket of the flame tube 2 and the boiler rear wall 14th The internals 13 form an annular space 15 which is connected to a supply pipe 16 for the burnout air 17 a related party. They have ring-shaped nozzles 18 in the vicinity of the boiler rear wall 14 . The internals 13 are arranged in this embodiment so that they reduce the cross section of the first combustion zone 11 . What is essential is the deflector 19 for the exhaust gases 20 , which is arranged at the end of the first combustion zone.

Dem Brenner 1 wird über eine Ölpumpe 9 flüssiger Brennstoff 21 und im Gebläse 8 aufbereitete Verbrennungsluft 22 zuge führt. Es findet eine Niedertemperaturverbrennung bei ca. 1500°C stattfindet. Öl weist bekanntermaßen brennstoffgebun denen Stickstoff auf, der bei einer gewöhnlichen Verbrennung ohne die erfindungsgemäßen Merkmale zu einer nicht unerheb lichen Schadstoffemission führen würde. Der Brenner 1 wird daher unterstöchiometrisch betrieben, d. h. es wird mit Luft mangel gefahren. Die Wärmeabfuhr aus der Flamme 23 geschieht durch Strahlung und Konvektion auf den stromauf gelegenen Teil des Flammrohres 2 und des zentralen Teiles der Kessel rückwand 14. Es findet also eine teilweise Abkühlung des un terstöchiometrischen Abgases 20 statt. Die Länge der ersten Verbrennungszone 11 wird so ausgelegt, daß sich am Ende die ser Zone 11 die richtige Temperatur für das unterstöchiomet rische Abgas 20 ergibt. Diese sollte im Bereich von 1000°C ± 200°C liegen.The burner 1 is supplied via an oil pump 9 liquid fuel 21 and in the blower 8 processed combustion air 22 leads. Low temperature combustion takes place at approx. 1500 ° C. As is known, oil has fuel-bound nitrogen, which would lead to a not inconsiderable pollutant emission in a normal combustion without the features according to the invention. The burner 1 is therefore operated substoichiometrically, ie it is run with a lack of air. The heat is removed from the flame 23 by radiation and convection onto the upstream part of the flame tube 2 and the central part of the boiler rear wall 14 . So there is a partial cooling of the un terstoichiometric exhaust gas 20 takes place. The length of the first combustion zone 11 is designed so that at the end of the water zone 11 the correct temperature for the substoichiometric exhaust gas 20 results. This should be in the range of 1000 ° C ± 200 ° C.

Im Bereich der Einbauten 13 wird das Abgas 20 beschleunigt und zur Kesselrückwand 14 geführt. Dort geschieht in der Um lenkeinrichtung 19 eine Strömungsumkehr des Abgases 20 um 180°. Die über das Rohr 16 und den Ringraum 15 zugeführte Ausbrandluft 17, welche in diesem Ausführungsbeispiel dem Hauptluftstrom zum Brenner 1 entnommen wird, wird nun mittels der Düsen 18 eingeblasen, mit dem Abgas 20 vermischt und be ginnt zu reagieren.In the area of the internals 13 , the exhaust gas 20 is accelerated and led to the boiler rear wall 14 . There happens in the order steering device 19, a flow reversal of the exhaust gas 20 by 180 °. The burnout air 17 supplied via the tube 16 and the annular space 15 , which is taken from the main air flow to the burner 1 in this exemplary embodiment, is now blown in by means of the nozzles 18 , mixed with the exhaust gas 20 and begins to react.

Um die Mischung der beiden Teilströme zu forcieren, können vor der Lufteinmischung Drallerzeuger 24 eingebaut werden, welche ein dreidimensionales Wirbelmuster erzeugen. In der Ausbrandzone 12 wird dadurch ein Ringwirbel erzeugt, der als notwendiger Mechanismus zur Flammenstabilisierung dient. Nach dem vollständigen Ausbrand strömt das Abgas 25 aus der Aus brandzone 12 über die Umlenkkammern 5 bzw. 6 in den zweiten und dritten Kesselzug 3 bzw. 4, bevor es über den Kamin 26 entweicht.In order to force the mixing of the two partial flows, swirl generators 24 , which generate a three-dimensional swirl pattern, can be installed before the air is mixed in. In the burnout zone 12 , a ring vortex is generated, which serves as a necessary mechanism for flame stabilization. After the complete burnout, the exhaust gas 25 flows out of the fire zone 12 through the deflection chambers 5 and 6 into the second and third boiler trains 3 and 4 before it escapes through the chimney 26 .

Durch diese Prozeßführung wird die Bildung von thermischen Stickoxiden verhindert, so daß gegenüber dem Stand der Tech nik werden die NOx-Emissionswerte weiter gesenkt werden.Through this process control the formation of thermal Prevents nitrogen oxides, so that compared to the state of the art The NOx emissions will no longer be reduced.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es unterscheidet sich von dem eben beschriebenen Ausführungsbeispiel nur dadurch, daß die Verbrennungsluft 22 vor Beaufschlagung des Brenners mit rezirkuliertem Rauchgas 27 gemischt wird und daß die Ausbrandluft 17 von einem sepa raten Gebläse 28 für die Ausbrandluft 17 zur Verfügung ge stellt und über ein anders angeordnetes Zufuhrrohr 16 zum Ringraum 15 an die Ausbrandzone 12 geleitet wird. Die Rezir kulation des Rauchgases ist in der Fig. 2 nicht im Detail dargestellt. Der Brennerkopf kann auch mit Rauchgas 27 aus einer internen Rauchgasrezirkulation betrieben werden, wie es beispielsweise in der bereits genannten DE 43 20 212 A1, wel che Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist, beschrieben ist.In FIG. 2, a further embodiment of the invention is shown. It differs from the embodiment just described only in that the combustion air 22 is mixed with recirculated flue gas 27 before the burner is acted upon and that the burnout air 17 is provided by a separate fan 28 for the burnout air 17 and is provided via a differently arranged supply pipe 16 is passed to the annular space 15 at the burnout zone 12 . The recirculation of the flue gas is not shown in detail in FIG. 2. The burner head can also be operated with flue gas 27 from an internal flue gas recirculation, as described, for example, in the aforementioned DE 43 20 212 A1, which is part of the present invention.

Die Luftzahl λ in der ersten Verbrennungsstufe 11 soll so ge wählt werden, daß sie im Bereich zwischen 0,5 und 0,9 liegt. Die Verwendung eines Vormischbrenners mit integrierter Rauch gasinjektion in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Aus brandstufe führt gegenüber dem o.g. Ausführungsbeispiel noch mals zu einer Senkung der Schadstoffemissionen, da eine bes sere Vorverdampfung des flüssigen Brennstoffes infolge der Rauchgaszugabe erfolgt.The air ratio λ in the first combustion stage 11 should be selected so that it is in the range between 0.5 and 0.9. The use of a premix burner with integrated smoke gas injection in conjunction with the fire stage according to the invention leads again to a reduction in pollutant emissions compared to the above-mentioned embodiment, since a better pre-evaporation of the liquid fuel occurs as a result of the flue gas addition.

Die für den erfolgreichen unterstöchiometrischen Betrieb des Brenners notwendigen Einbauten sind gemäß der beiden Bei spiele nachträglich in bereits vorhandene Heizungskessel ein baubar.For the successful substoichiometric operation of the Brenners necessary installations are according to the two annexes later import into existing boilers buildable.

In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Hier weist das Flammrohr 2 eine größere Länge auf, so daß sich unmittelbar an die erste Verbrennungszone 11 die Ausbrandzone 12 anschließt. Die Ausbrandluft 17 wird über eine Ringleitung 29 in die unterstöchiometrischen Abgase 20 eingedüst. Eine Umkehrung der unterstöchiometrischen Ab gasströmung ist hier nicht vorhanden, diese erfolgt erst nach vollständigem Ausbrand, wenn das Abgas 25 in den zweiten Kes selzug 3 strömt. Another exemplary embodiment is shown schematically in FIG . Here, the flame tube 2 has a greater length, so that the burnout zone 12 directly adjoins the first combustion zone 11 . The burnout air 17 is injected into the substoichiometric exhaust gases 20 via a ring line 29 . A reversal of the substoichiometric gas flow is not available here, this takes place only after complete burnout, when the exhaust gas 25 flows into the second Kes selzug 3 .

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die genannten Beispiele beschränkt. Sie läßt sich auch auf andere Brenner, z. B. Diffusionsbrenner mit und ohne Rauchgasrückführung an wenden.Of course, the invention is not based on the above Examples limited. It can also be used on other burners, e.g. B. diffusion burners with and without flue gas recirculation turn.

BezugszeichenlisteReference list

1 Brenner
2 Flammrohr
3 zweiter Kesselzug
4 dritter Kesselzug
5 vordere Umlenkkammer
6 hintere Umlenkkammer
7 Aufsatz auf der Feuerraumtür
8 Gebläse
9 Ölpumpe
10 wassergekühlte Kesselwände
11 erste Verbrennungszone
12 zweite Verbrennungszone (Ausbrandstufe)
13 Einbauten
14 Kesselrückwand
15 Ringraum
16 Zufuhrrohr
17 Ausbrandluft
18 Düsen
19 Umlenkeinrichtung
20 unterstöchiometrische Abgase
21 flüssiger Brennstoff
22 Verbrennungsluft
23 Flamme
24 Drallerzeuger
25 Abgas
26 Kamin
27 rezirkuliertes Rauchgas
28 Gebläse für Ausbrandluft
29 Ringleitung 1 burner
2 flame tube
3 second boiler train
4 third tank train
5 front deflection chamber
6 rear deflection chamber
7 attachment on the firebox door
8 blowers
9 oil pump
10 water-cooled boiler walls
11 first combustion zone
12 second combustion zone (burnout stage)
13 internals
14 boiler rear wall
15 annulus
16 feed pipe
17 burnout air
18 nozzles
19 deflection device
20 substoichiometric exhaust gases
21 liquid fuel
22 Combustion air
23 flame
24 swirl generator
25 exhaust gas
26 fireplace
27 recirculated flue gas
28 fans for burnout air
29 loop

Claims

1. A method for low-pollutant combustion of liquid fuel ( 21 ) in a boiler, the combustion in a first with an air or recirculated flue gas / air mixture working burner ( 1 ) operable combustion stage ( 11 ) and switched in a downstream second, without burner ( 1 ) working combustion stage ( 12 ), and the exhaust gases ( 20 ) from the first combustion stage ( 11 ) are partially cooled before entering the second combustion stage ( 12 ), characterized in that the burner ( 1 ) is operated substoichio metrically that the substoichiometric exhaust gas ( 20 ) of the first combustion stage ( 11 ) is specifically cooled to a certain temperature range and in the second combustion stage ( 12 ), the burnout stage, is mixed with injected burnout air ( 17 ) and burned ver.

2. The method according to claim 1, characterized in that the substoichiometric exhaust gas ( 20 ) at the end of the first combustion stage ( 11 ) is accelerated and before A enters the second combustion stage ( 12 ) undergoes a flow reversal.

3. The method according to claim 1, characterized in that the burner ( 1 ) is operated with an air ratio 0.5 <λ <0.9.

4. The method according to claim 1, characterized in that the substoichiometric exhaust gas ( 20 ) is swirled before the addition of the burnout air ( 17 ).

5. The method according to claim 1, characterized in that the burnout air ( 17 ) from the main air stream ( 22 ) before its entry into the burner ( 1 ) is removed.

6. The method according to claim 1, characterized in that the combustion air (17) is generated by a separate blower (28).

7. Boiler for carrying out the method according to claim 1, wherein the boiler consists essentially of at least one burner ( 1 ) including with components necessary for its operation, such as blower ( 8 ), oil pump ( 9 ), control and supply lines from one Combustion chamber with two combustion zones ( 11 , 12 ) form the flame tube ( 2 ), each from a deflection chamber ( 5 ), ( 6 ) for the second and third boiler train ( 3 , 4 ) and from corresponding flue gas pipes, characterized in that between first and second combustion zone ( 11 , 12 ) internals ( 13 ) with nozzles ( 18 ) for supplying the burnout air ( 17 ) are arranged in the burnout zone ( 12 ) and the burnout zone ( 12 ) of the internals ( 13 ), the cylindrical Jacket of the flame tube ( 2 ) and the boiler rear wall ( 14 ) is limited.

8. Boiler according to claim 7 for carrying out the method according to claim 2, characterized in that the internals ( 13 ) taper the cross-section of the first combustion zone ( 11 ) at the end of the combustion chamber and an annular space ( 15 ) for distributing the burnout air ( 17th ) form that the internals ( 13 ) isolate the first and second combustion stages ( 11 , 12 ) from each other, that at the end of the combustion chamber a deflection device ( 19 ) for supplying the substoichiometric exhaust gas ( 20 ) is arranged in the burnout zone ( 12 ) and that the nozzles ( 18 ) for supplying the burnout air ( 17 ) into the burnout zone ( 11 ) in the internals ( 13 ) near the rear wall of the boiler ( 14 ).

9. A boiler according to claim 7 or 8, characterized in that a connecting pipe ( 16 ) from the blower ( 8 ) of the main air stream ( 22 ) to the annular space ( 15 ) for the distribution of the burnout air ( 17 ) is arranged.

10. Boiler according to claim 7 or 8, characterized in that a separate fan ( 28 ) for the fire air ( 17 ) is present, which is connected via a connec tion pipe ( 16 ) with the annular space ( 15 ).

11. A boiler according to claim 7 or 8, characterized in that the nozzles ( 18 ) are arranged in a ring shape in the installation ten ( 13 ).

12. Heating boiler according to claim 8, characterized in that in the deflection device ( 19 ) for the substoichiometric exhaust gases ( 20 ) swirl generator ( 24 ) are arranged.