DE2132819C3

DE2132819C3 - Process and device for the flameless combustion of gaseous or vaporous fuel / air mixtures

Info

Publication number: DE2132819C3
Application number: DE19712132819
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl.-Ing 8520 Erlangen Koch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1971-07-01
Publication date: 1978-02-09

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur flammlosen Verbrennung von gas- oder dampfförmigen Brennstoff/ Luft-Gemischen im Durchsatz durch einen Brenner mit wenigstens einem katalysatorfreien Sinterstein, wobeiThe invention relates to a method for flameless Combustion of gaseous or vaporous fuel / air mixtures in throughput through a burner with at least one catalyst-free sintered stone, wherein das Brennstoff/Luft-Gemisch zunächst bei kleinem Durchsatz an der Eintrittsoberfläche des katalysatorfreien Sintersteines verbrannt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Es ist bereits bekannt, die Wärmestrahlung festerthe fuel / air mixture initially at a small Throughput is burned at the inlet surface of the catalyst-free sintered stone, as well as a device for carrying out this process. It is already known that the thermal radiation is more solid

Körper für Heizzwecke einzusetzen. Bei Oberflächenbrennern (vgl. »Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie«, 3. Auflage, Band 1,1951, Seite : 87/188) brennt dabei ein luftsattes Brenngas/Luft-Gemisch durch poröse, feuerfeste Steine hindurch, wobei die SteineUse body for heating purposes. In the case of surface burners (see »Ullmanns Encyklopadie der technical Chemistry «, 3rd edition, volume 1.1951, page: 87/188) burns an air-saturated fuel gas / air mixture through porous, refractory bricks, whereby the bricks zum Glühen kommen, die Flammen selbst aber nicht sichtbar sind. Ein Nachteil dieser Brenner ist, daß sich keine sehr hohen Oberflächentemperaturen erzielen lassen; die erzielbare Oberflächentemperatur liegt im Bereich von 600 bis 1000⁰C. Ferner kann sich nachteiligcome to glow, but the flames themselves are not visible. A disadvantage of these burners is that very high surface temperatures cannot be achieved; the achievable surface temperature is in the range from 600 to 1000 ^° C. Furthermore, it can be disadvantageous bemerkbar machen, daß das verwendete Material nicht immer den gestellten Anforderungen entspricht. Ein weiterer Nachteil derartiger Brenner wird darin gesehen, daß eine vollständig rußfreie Verbrennung nicht erreicht werden kann.make noticeable that the material used does not always meet the requirements. A Another disadvantage of such burners is seen in the fact that combustion is completely soot-free cannot be achieved.

Aus der britischen Patentschrift 4 05 839 ist eine Vorrichtung zur Verbrennung explosiver Gasgemische bekannt, bei der das Gasgemisch an der Oberfläche eines röhrenförmigen, porösen, hochschmelzenden Diaphragmas zunächst unter Flammenbildung verFrom British patent specification 4 05 839 there is a device for the combustion of explosive gas mixtures known, in which the gas mixture on the surface of a tubular, porous, high-melting point Diaphragms initially ver brennt wird, um das Diaphragma aufzuheizen; anschlie ßend wird die Strömungsgeschwindigkeit des Gasgemisches über dessen Rückzündungsgeschwindigkeit erhöht, so daß es an de·.· Oberfläche des erwärmten Diaphragmas flammlos verbrennt. Die bekannte Voris burning to heat the diaphragm; then The flow rate of the gas mixture becomes ßend via its reignition rate so that it burns flameless on the surface of the heated diaphragm. The well-known Vor richtung weist dazu eine Kammer auf, der ein gasförmiges Brennstoff'Luft-Gemisch zugeführt wird; diese Kammer ist mit Mitteln zur Zündung des gasförmigen Gemisches versehen.direction has a chamber for this purpose Gaseous fuel / air mixture is supplied; this chamber is equipped with means for the ignition of the provided gaseous mixture.

In der deutschen Offenlegungsschrift 19 39 535 ist ein Verfahren zur flammlosen Verbrennung von Gasen in porösen Sintersteinen vorgeschlagen, bei dem ein Kohlenwasserstoff-Luft-Gemisch oder ein Kohlenwasserstoff/Sauerstoff-Gemisch in einem mit Durchtrittsöffnungen versehenen. Nickel oder Platin enthaltenden hochporösen Sinterstein katalytisch verbrannt wird. Dieses Verfahren, bei dem die Verbrennung sowohl mit Unter- als auch Überschuß an Luft durchgeführt werden kann und bei dem vorzugsweise gasförmige oder solche Kohlenwasserstoffe eingesetzt werden, die durch Vorerwärmung leicht verdampft werden können — als besonders geeignet erwiesen haben sich bei Raumtemperatur flüssige Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Benzine — hat sich im Betrieb sehr gut bewährt. Störend macht sich allerdings dabei bemerkbar, daß die verwendeten flüssigen Brennstoffe im allgemeinen einen mehr oder weniger hohen Gehalt an Katalysatorgifteu enthalten, wie Schwefel oder Blei, die durch Schädigung des Katalysators, Platin oder Nickel, die Leistungsfähigkeit dieses Verfahrens beeinträchtigen können. Eine Vorrichtng zur Durchführung dieses Verfahrens weist als Brenner einen mit Durchtrittsöffnungen versehenen Sinterstein auf, der mit Nickel oder Platin als Katalysator versehen ist. Vor diesem Brenner können in der Gasströmung weitere derartige Sintersteine — allerdings ohne Katalysator — angeordnet sein, die als Rückschlagsicherung dienen. Be. der Inbetriebnahme dieser Vorrichtung wird die Flamme vor dem Brenner gezündet; sie wandert dann nach kurzer Zeit in den Sinterstein hinein, wobei dieser hei! aufglühtIn the German Offenlegungsschrift 19 39 535 is a Proposed method for the flameless combustion of gases in porous sintered stones, in which a Hydrocarbon-air mixture or a hydrocarbon / oxygen mixture in one provided with passage openings. Containing nickel or platinum highly porous sintered stone is catalytically burned. This process in which the combustion is carried out with both A deficit or an excess of air can be carried out and in which preferably gaseous or such air Hydrocarbons are used, which can be easily evaporated by preheating - as Hydrocarbons which are liquid at room temperature, for example, have proven particularly suitable Petrol - has proven itself very well in operation. However, it is noticeable that the The liquid fuels used generally have a more or less high content of catalyst poisons u contain, such as sulfur or lead, caused by damage to the catalyst, platinum or nickel, which May affect the efficiency of this procedure. A device for doing this The method has as a burner a sintered stone provided with passage openings, which is coated with nickel or platinum is provided as a catalyst. In front of this burner, more of these can be found in the gas flow Sinter stones - but without a catalyst - be arranged, which serve as kickback protection. Be. the Starting up this device, the flame is ignited in front of the burner; she then wanders after a short time into the sintered stone, which is hot! glowing

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur flammlosen Verbrennung von gas- oder dampfförmigen Brennstoff/Luft-Gemischen im Durchsatz durch einen Brenner mit wenigstens einem katalysatorfreien Sinterstein, wobei das Brennstoff/ Luft-Gemisch zunächst bei kleinem Durchsatz an der Eintrittsoberfläche des katalysatorfreien Sintersteines verbrannt wird, anzugeben, durch das die Nachteile der bisher bekannten Verfahren vermieden werden. Insbesondere soll ein Verfahren zur flammlosen Hochtemperaturverbrennung angegeben werden, mit dem hohe Verbrennungstemperaturen und eine gesteigerte Wärmeübertragung erzielt werden können.The object of the invention is to provide an improved method for the flameless combustion of gas or vaporous fuel / air mixtures in throughput through a burner with at least one catalyst-free sintered brick, the fuel / air mixture initially at the low throughput Entrance surface of the catalyst-free sintered stone is burned to indicate, through which the disadvantages of previously known methods are avoided. In particular, a method for flameless high-temperature combustion is intended are given, with the high combustion temperatures and an increased heat transfer can be achieved.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Brennstoff/Luft-Gemisch an der Eintrittsoberfläche eines an sich bekannten, mit Durchtrittsöffnungen versehenen Sintersteins verbrannt wird, bis dieser eine Temperatur von annähernd 950° C erreicht hat, und daß dann durch Steigerung des Gemischdurchsatzes auf das Zehn- bis Fünfzigfache die Verbrennungsreaktion in den mit Durchtrittsöffnungen versehenen Sinterstein hineingedrückt und dessen Temperatur auf Werte etwa zwischen 1000 und 2000° C erhöht wird.This is achieved according to the invention in that the fuel / air mixture is at the inlet surface a known per se, provided with passage openings sintered stone is burned until this one Temperature of approximately 950 ° C has reached, and that then by increasing the mixture throughput to the Ten to fifty times the combustion reaction in the sintered stone provided with passage openings pressed in and its temperature is increased to values between 1000 and 2000 ° C.

Überraschenderweise wurde nämlich gefunden, daß ab einer bestimmten Sprungtemperatur, die der gesamte Sinterlochstein, d. h. der mit Durchtrittsöffnungen versehene Sinterstein, aufweisen muß, nämlich annähernd 950°C, im Sinterlochstein eine flammlose Verbrennung erfolgt, wie sie bisher nur bei katalysatorhaltigen Sinterlochsteinen bekannt war, und daß ab dieser Temperatur die Belastung des Sinterlochsteines auf ein Vielfaches erhöht werden kann, wobei Temperaturen bis zu 2000° C erreicht werden können.Surprisingly, it has been found that from a certain transition temperature, which the entire sintered perforated brick, d. H. the sintered stone provided with passage openings must have, namely approx. 950 ° C, a flameless combustion takes place in the sintered perforated brick, as it was previously only possible with catalytic converters Sinter perforated brick was known, and that from this temperature the load on the sinter perforated brick can be increased to a multiple, with temperatures up to 2000 ° C can be reached.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren verbrennt das Brennstoff/Luft-Gemisch, nach der Zündung, zunächst vor dem Sinterlochstein. Wenn der Sinterlochstein die Reaktionstemperatur, annähernd 950° C, erreicht hat, was beispielsweise an seiner Hellrotglut ersichtlich ist, wird der Durchsatz an Brennstoff/Luft-Gemisch erhöht und die Flamme in den Sinterlochstein hineingrdrückt.In the method according to the invention, the fuel / air mixture initially burns after ignition in front of the sintered perforated brick. When the sintered perforated brick has reached the reaction temperature, approximately 950 ° C, As can be seen, for example, from its bright red glow, the throughput of fuel / air mixture is increased and press the flame into the sintered perforated brick.

je nach der Zusammensetzung des Brennstoff/Luft-Gemisches, d. h. abhängig vom Sauerstoffgehalt, stellt sich dann die Temperatur des Sinterlochsteines im Bereich zwischen etwa 1000 und 2000° C ein, wobei der Sinterlochstein im unteren Bereich Gelbglut und im oberen Bereich Weißglut zeigt- Dabei gibt der Sinterlochstein Wärme, vorwiegend durch Strahlung, aber auch durch fühlbare Wärme der Verbrennungsgase bzw. Konvektion, ab. Die beim erfindungsgemäßen Verfahren mögliche Hochtemperaturverbrennung führt infolge der hohen Verbrennungstemperaturen und der gesteigerten Wärmeübertragung zu einer Einsparung an Wärmetauscherflächen im Brenner und damit zu kleineren Baueinheiten und insbesondere zu einem höheren Wirkungsgrad des Brenners.depending on the composition of the fuel / air mixture, d. H. depending on the oxygen content then the temperature of the sintered perforated brick in the range between about 1000 and 2000 ° C, the Perforated sintered brick shows yellow heat in the lower area and white heat in the upper area Perforated sintered brick heat, mainly through radiation, but also through sensible heat from the combustion gases or convection, from. The high-temperature combustion possible in the process according to the invention leads savings due to the high combustion temperatures and the increased heat transfer on heat exchanger surfaces in the burner and thus to smaller structural units and in particular to one higher burner efficiency.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird darin gesehen, daß die Verbrennung vollständig rußfrei verläuft. Dieser Unterschied gegenüber herkömmlichen Verfahren sei im folgenden erläutert, wobei die unterschiedlichen Verbrennungsvorgänge verdeutlicht werden sollen. Another advantage of the method according to the invention is seen in the fact that the combustion runs completely soot-free. This difference compared to conventional methods is as follows explained, whereby the different combustion processes should be clarified.

Der Verbrennungsprozeß kann in drei Phasen aufgegliedert verden:The combustion process can be divided into three phases broken down:

a) Aufwärmung des Brennstoffes und des Oxidationsmittels, beispielsweise Luft;a) heating of the fuel and the oxidizing agent, for example air;

b) Vermischung der beiden Reaktanten;b) mixing the two reactants;

c) Reaktion des Brennstoffes mit dem Oxidationsmittel. c) Reaction of the fuel with the oxidizing agent.

Der Ablauf der Verbrennung wird dabei weitgehend durch die ersten beiden Phasen bestimmt; die eigentliche Verbrennungsreaktion (c) verläuft hinreichend schnell und bestimmt demnach nicht die Gesamtdauer und auch nicht die Art der Verbrennung eines Brennstoffteilchens. Da bei der Verbrennung der Brennstoff vor der Vermischungs- bzw. Brennkammer nicht auf die Verbrennungstemperatur erwärmt werden kann, da er unter Rußbildung zerfallen würde, erfolgt bei den üblichen Brennern die Aufwärmung auf die Reaktionstemperatur, abgesehen von einer gegebenenfalls vorgenommenen Vorerwärmung, in der Brennkammer, und zwar durch die Wärmeeinstrahlung der Wärme der Brennkammer. Der Brennstoff tritt in die Brennkammer beispielsweise in Form von Tröpfchen ein und bildet dort Zonen mit unterschiedlicher Brennstoffkonzentration. Aufgrund der Wärmeeinstrahlung erfolgt eine Verdampfung des Brennstoffes, wobei sich auf der Oberfläche der Tröpfchen mit zunehmender Verdampfungsgeschwindigkeit brennstoffreiche Schichten bilden. Aufgrund des Mangels an Oxidationsmittel, die brennstoffreichen Schichten wirken als eine Art Sperrschicht, kann es leicht zu einer Verkokung der Kerne der Tröpfchen kommen, was zu einer Rußbildung führt. Die vorhandene Wärmestrahlung reicht dann meistens nicht aus, um die Rußteilchen auf Verbrennungstemperatur zu bringen.The combustion process is largely determined by the first two phases; the actual combustion reaction (c) proceeds sufficiently quickly and therefore does not determine the Total duration, and not the type of fuel particle burn, either. Since when burning the The fuel is not heated to the combustion temperature in front of the mixing or combustion chamber can, since it would disintegrate with soot formation, the usual burners are heated to the Reaction temperature, apart from any preheating that may have been carried out, in the combustion chamber, namely through the heat radiation of the heat of the combustion chamber. The fuel enters the Combustion chamber, for example, in the form of droplets and there forms zones with different Fuel concentration. Due to the heat radiation, the fuel evaporates, with fuel-rich deposits on the surface of the droplets with increasing evaporation rate Form layers. Due to the lack of oxidizing agent, the fuel-rich layers act as a kind of barrier layer, the cores of the droplets can easily coke, which leads to leads to soot formation. The existing thermal radiation is then usually insufficient to remove the soot particles to bring to combustion temperature.

Gegenüber diesen ungenügenden Bedingungen in den üblichen Brennern, vor allem der ungenügenden Wärmeeinstrahlung auf die Brennstoffteilchen, wird bei den beim erfindungsgemäßen Verfahren herrschenden Bedingungen, vor allem den hohen Temperaturen, die eine gute Aufwärmung und Vermischung der Reaktanten bewirken, unter Verwendung der Sinterlochsteine eine vollständig rußfreie Verbrennung erreicht. In den beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Sin-Compared to these unsatisfactory conditions in the usual burners, especially the unsatisfactory ones Heat radiation on the fuel particles is prevailing in the method according to the invention Conditions, especially the high temperatures, allow good heating and mixing of the reactants cause a completely soot-free combustion is achieved using the sintered perforated bricks. In the Sin used in the method according to the invention

terlochsteinen findet dabei eine intensive Durchmischung der Reaktanten und eine intensive Wärmeübertragung statt. Diese Sinterlochsteine bestehen aus hochporösem Material, das mit einer Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Durchtrittsöffnungen versehen ist. Das Brennstoff/Luft-Gemisch wird, beim Betrieb, mit hohem Durchsatz in diese Durchtrittsöffnungen hineingedrückt. Die Aufwärmung der Reaktanten, durch Wärmeeinstrahlung im Sinterlochstein, und die Wärmeübertragungsvorgänge bei der Verbrennung spielen sich dabei fast ausschließlich in diesen Durchtrittsöffnungen ab. Die hohe Strahlungszahl des Materials der Sinterlochsteine und die große Strahlungsfläche, aufgrund der hochporösen Struktur, bewirken dabei gegenüber den Vorgängen in den üblichen Brennern eine schnell verlaufende Aufwärmung der Reaktanten und aufgrund der dadurch erfolgenden raschen Verdampfung des Brennstoffes eine gute Vermischung der Reaktanten und eine rußfreie Verbrennung. Darüber hinaus ist von Vorteil, daß die bei der Verbrennung entstehende Reaktionswärme im Sinterlochstein frei und von dort ausgestrahlt wird. Die Rußbildung und die Bildung von Nebenprodukten, wie schädlichen organischen Verbindungen, die bei einer unvollständigen Verbrennung erfolgen, können immer dann vermieden werden, wenn im Sinterlochstein eine Temperatur von etwa 1000° C nicht wesentlich unterschritten wird, weil dann die Verbrennungsreaktion genügend schnell und vollständig verläuft.terlochstein there is an intensive mixing of the reactants and an intensive heat transfer instead of. These perforated sintered bricks are made of highly porous material that can be treated with a variety of is provided parallel to each other through openings. The fuel / air mixture is when Operation, pushed into these openings with high throughput. The warming up of the reactants, through heat radiation in the sintered perforated brick, and the heat transfer processes during combustion take place almost exclusively in these openings. The high number of radiation of the The material of the perforated sintered bricks and the large radiation surface due to the highly porous structure compared to the processes in the usual burners, a rapid heating of the Reactants and, due to the rapid evaporation of the fuel that takes place as a result, a good one Mixing of the reactants and soot-free combustion. In addition, it is advantageous that the at The heat of reaction resulting from the combustion is released in the sintered perforated brick and radiated from there. the Soot formation and the formation of by-products, such as harmful organic compounds, which in a Incomplete combustion can always be avoided if there is a Temperature not significantly below about 1000 ° C because then the combustion reaction runs sufficiently quickly and completely.

Die Verwendung von hochporösem Material hat einerseits, wie bereits erwähnt, den Vorteil, daß auf Grund der großen Oberfläche eine verbesserte Wärmeabstrahlung auf die Reaktanten innerhalb des Sinterlochsteines möglich ist Andererseits kann die Wärme in porösen Materialien besser gehalten und lokalisiert werden als in nicht porösen Materialien. Darüber hinaus ist das poröse Material deshalb vorteilhaft beim erfindungsgemäßen Verfahren geeignet, weil es gegen hohe Temperaturen beständiger ist als nicht poröses Material; beispielsweise führt bei porösem Material die Wärmeausdehnung nur in den seltensten Fällen zur Zerstörung des Materials, was bei nicht porösem Material dagegen nicht der Fall istThe use of highly porous material has the one hand, as already mentioned, the advantage that on Due to the large surface area, improved heat radiation to the reactants within the sintered perforated brick On the other hand, the heat can be better retained and localized in porous materials are considered to be in non-porous materials. In addition, the porous material is therefore advantageous in Process according to the invention suitable because it is more resistant to high temperatures than non-porous Material; For example, in the case of porous material, thermal expansion only rarely leads to Destruction of the material, which is not the case with non-porous material

Der geschilderte spezifische Verbrennungsvorgang in den Durchtrittsöffnungen des Sinterlochsteines und die damit erzielbaren Vorteile sind im hohen Maße auf die Beschaffenheit des verwendeten Sinterlochsteines zurückzuführen. In den Durchtrittsöffnungen erfolgt die Verbrennung bei einem hohen Verhältnis der Oberfläche zum Volumen des dem Verbrennungsvorgang zur Verfügung stehenden Raumes und bei einem geringen Abstand der an der Verbrennung beteiligten Reaktanten zur Wand, wodurch eine schnelle Aufwärmung der Reaktanten auf die Reaktionstemperatur und eine gute Durchmischung erreicht werden kann.The specific combustion process described in the passage openings of the sintered perforated brick and the The advantages that can be achieved in this way are largely due to the nature of the perforated sintered brick used. In the passage openings, the combustion takes place with a high surface area ratio to the volume of the space available for the combustion process and a small one Distance of the reactants involved in the combustion to the wall, which means that the Reactants to the reaction temperature and good mixing can be achieved.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß es nicht störanfällig ist gegen Verunreinigungen in den verwendeten Brennstoffen. So können als Katalysatorgifte wirkende Stoffe das erfindungsgemäße Verfahren nicht nachteilig beeinflussen, Störungen durch andere Verunreinigungen, wie Staubteilchen, die beispielsweise zum Verstopfen feiner Poren führen können, können dadurch vermieden werden, daß in den verwendeten Sinterlochsteinen Bohrungen, d.h. Durchtrittsöffnungen, mit relativ großem Querschnitt vorhanden sind.Another advantage of the method according to the invention is that it is not susceptible to failure Impurities in the fuels used. So substances that act as catalyst poisons can do that Do not adversely affect the inventive method, interference from other impurities, such as Dust particles, which can lead to clogging of fine pores, for example, can thus be avoided that in the sintered perforated bricks used bores, i.e. through openings, with relative large cross-section are available.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Brennstoff/Luft-Gemisch mit einem Sauerstoffgehalt verwendet werden, der zur vollständigen Verbrennung ausreicht, d. h. zur vollständigen Oxidation des gesamten Brennstoffes. In diesem Fall wird der Luftanteil im Gemisch so gewählt, daß der Sauerstoff zumindest im stöchiometrischen Verhältnis vorliegt. Zweckmäßigerweise wird man einen geringen Luftüberschuß verwenden, um die vollständige Oxidation zu gewährleisten. Bei der vollständigen Oxidation entstehen aus dem Brennstoff,In a preferred embodiment of the method according to the invention, a fuel / air mixture be used with an oxygen content sufficient for complete combustion, d. H. to the complete oxidation of all fuel. In this case, the proportion of air in the mixture is chosen so that that the oxygen is at least in the stoichiometric ratio. Appropriately one will use a small excess of air to ensure complete oxidation. In the complete oxidation arise from the fuel,

ίο beispielsweise aus Benzin oder aus anderen Kohlenwasserstoffgemischen, Kohlendioxid und Wasserdampf.ίο for example from gasoline or from other hydrocarbon mixtures, Carbon dioxide and water vapor.

Beim Verfahren einer vollständigen Oxidation wird durch entsprechende Steigerung des Gemischdurchsatzes die Temperatur des Sinterlochsteines vorteilhaft auf etwa 1500 bis 2000° C erhöht. Die Reaktionswärme im Brenner beträgt dabei pro cm² Sinterlochsteinfläche vorteilhaft ca. 85 bis 170 kj/h (etwa 20 bis 40 kcal/h). Die Wärmebelastung der Sinterlochsteine von etwa 85 bis 17OkJ/cm² · h ist beim erfindungsgemäßen Verfahren als optimal anzusehen. Sie kann aber auch auf maximal 420kJ/cm² · h (etwa 100 kcal/cm² · h) erhöht werden.In the process of complete oxidation, the temperature of the sintered perforated brick is advantageously increased to around 1500 to 2000 ° C. by increasing the mixture throughput accordingly. The heat of reaction in the burner is advantageously about 85 to 170 kJ / h (about 20 to 40 kcal / h) ^{per cm 2 of perforated sintering brick surface.} The thermal load on the perforated sintered bricks of about 85 to 170 kJ / cm ² · h is to be regarded as optimal in the method according to the invention. However, it can also be increased to a maximum of 420 kJ / cm ² · h (about 100 kcal / cm ² · h).

Bei einer einfachen Anordnung, bestehend aus einer Düse zum Versprühen des Brennstoffes, beispielsweise Benzin, einem Ventilator zur Zuführung der Luft und einem Sinterlochstein mit einer Fläche von 28 cm² und einer Dicke von 1,5 cm, können ohne Vorwärmung der Reaktanten im Sinterlochstein Temperaturen von 1900 bis 2000° C, gemessen mit einem Strahlungspyrometer, erreicht werden. Die Verbrennung verläuft dabei vollständig im Sinterlochstein und ohne Rußbildung ab; sie kann über lange Zeit ohne Störungen aufrechterhalten werden.With a simple arrangement, consisting of a nozzle for spraying the fuel, for example gasoline, a fan for supplying the air and a sintered perforated brick with an area of 28 cm ² and a thickness of 1.5 cm, temperatures can be achieved without preheating the reactants in the sintered perforated brick from 1900 to 2000 ° C, measured with a radiation pyrometer, can be achieved. The combustion takes place completely in the sintered perforated brick and without soot formation; it can be maintained for a long time without interference.

Anstelle von Luft als Oxidationsmittel kann beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Verbrennung des Brennstoffes natürlich auch Sauerstoff verwendet werden. Dabei können dann in den Sinterlochsteinen noch höhere Temperaturen erreicht werden. Diese weitere Temperatursteigerung ist naturgemäß nur dann zweckmäßig, wenn für die Sinterlochsteine geeignete, feuerfeste Materialien verwendet werden, d. h. im Temperaturbereich über 2000°C können Materialprobleme auftreten.Instead of air as the oxidizing agent, in the method according to the invention for the combustion of the Oxygen can of course also be used as fuel. This can then be done in the sintered perforated bricks even higher temperatures can be reached. This further increase in temperature is of course only then expedient if suitable, refractory materials are used for the sintered perforated bricks, d. H. in the In the temperature range above 2000 ° C, material problems can occur.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorteilhaft mit Luftunterschuß gearbeitet und das den Brenner verlassende Gas unter weiterem Luftzusatz nachverbrannt werden. Beim Arbeiten mit Luftunterschuß, was im folgenden als partielle Verbrennung bezeichnet wird, wird nur ein Teil des eingesetzten Brennstoffes vollständig oxidiert, der restliche Teil wird nur teilweise oxidiert, nämlich zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Bei Verwendung von Benzin oder anderen Kohlenwasserstoffgemischen als Brennstoff entstehen bei der partiellen Verbrennung demnach neben Kohlendioxid (CO₂) und Wasser (H₂O), die bei der vollständigen Oxydation des einen Teil des Brennstoffes entstehen Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2). Der Vorteil dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die Verbrennung ebenfalls vollständig rußfrei verläuft, besteht darin, daß neben der gewünschten Wärmeübertragung des Brenners der eingesetzte Brennstoff teilweise in brennbare Gase flberführt wird die einer Nachverbrennung zugänglich sind.In a further preferred embodiment of the process according to the invention, it is advantageously possible to work with an excess of air and to post-burn the gas leaving the burner with further addition of air. When working with an excess of air, which is referred to below as partial combustion, only part of the fuel used is completely oxidized, the remaining part is only partially oxidized, namely to carbon monoxide and hydrogen. When using gasoline or other hydrocarbon mixtures as fuel, the partial combustion _{produces carbon monoxide (CO) and hydrogen (H2) in addition to carbon dioxide (CO 2} ) and water (H ₂ O), which result from the complete oxidation of one part of the fuel. The advantage of this embodiment of the process according to the invention, in which the combustion is also completely soot-free, is that, in addition to the desired heat transfer from the burner, the fuel used is partially converted into combustible gases which are accessible for post-combustion.

Bei der partiellen Verbrennung des eingesetzter Brennstoffes, d. h. bei der Umwandlung in em CO- unc Hrhaltiges Brenngas, wird die Temperatur des Sinterlochsteines nach dem Starten der Verbrennungsreaktion vorzugsweise auf etwa 1000 bis 1100⁰C gebrachtIn the partial combustion of the fuel employed, ie, in the conversion in em CO- unc Hrhaltiges fuel gas, the sintering temperature of the nozzle brick after the start of the combustion reaction is preferably brought to about 1000-1100 ⁰ C

Die Temperatur wird dabei durch den Sauerstoffgehalt des Brennstoff/Luft-Gemisches bestimmt. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Reaktanten vor der Verbrennung gegebenenfalls vorerwärmt werden. Der LuftunterschuQ kann bis zu 50% betragen. Die untere Grenze für den Luftunterschuß ist dann erreicht, wenn die Temperatur merklich unter 1000⁰C sinkt, weil dann eine vollständig rußfreie Verbrennung nicht mehr gewährleistet ist. Auch beim Verfahren der partiellen Verbrennung findet die Verbrennungsreaktion ausschließlich in den Sinterlochsteinen statt und verläuft vollständig rußfrei.The temperature is determined by the oxygen content of the fuel / air mixture. In this embodiment of the process according to the invention, the reactants can optionally be preheated before combustion. The air deficit can be up to 50%. The lower limit for the air deficit is achieved when the temperature falls significantly below 1000 ⁰ C, because a full soot-free combustion is then no longer ensured. Even with the partial combustion process, the combustion reaction takes place exclusively in the sintered perforated bricks and is completely free of soot.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird darin gesehen, daß als Brennstoffe sowohl Benzine als auch öle verwendet werden können, und zwar sowohl in Form von Leichtbenzinen und Leichtölen als auch in Form von Schwerbenzinen und Schwerölen. Darüber hinaus können auch Abfallbenzine und Abfallöle Verwendung finden. Schließlich können beim erfindungsgemäßen Verfahren auch andere flüssige Kohlenwasserstoffgemische oder einzelne Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, und auch gasförmige Brennstoffe, wie Stadtgas, Erdgas, Methan oder Propan, eingesetzt werden. Allgemein können beim erfindungsgemäßen Verfahren kohlenstoffhaltige Brennstoffe Verwendung finden, beispielsweise auch Gichtgas, das Kohlenmonoxid enthält; insbesondere finden aber kohlenwasserstoffhaltige Brennstoffe Verwendung.Another advantage of the method according to the invention is seen in the fact that both as fuels Gasoline as well as oils can be used, both in the form of light gasoline and Light oils as well as in the form of heavy gasoline and heavy oils. In addition, waste gasoline can also be used and waste oils are used. Finally, others can also use the method according to the invention liquid hydrocarbon mixtures or individual hydrocarbons, such as benzene, and also gaseous ones Fuels such as town gas, natural gas, methane or propane can be used. In general, with the invention Process carbonaceous fuels are used, for example also furnace gas, the Contains carbon monoxide; however, fuels containing hydrocarbons are used in particular.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, d. h. ein Brenner, weist einen Raum, den man als Vermischungskammer oder auch als Brennkammer bezeichnen kann, und Leitungen zur Zuführung von Brennstoff und Oxidationsmittel, wie Luft oder Sauerstoff, zu diesem Raum auf. Vorteilhaft weist die Vermischungskammer eine geringe Tiefenausdehnung auf; dadurch kann ein Rückschlagen der Flamme aus dem Sinterlochstein in die Vermischungskammer vermieden werden. Bei Verwendung von flüssigen Brennstoffen können Mittel zum Verdampfen des Brennstoffes vorgesehen sein. Die Verdampfung des Brennstoffes kann beispielsweise durch Beheizung der Zuführungsleitung erfolgen. Der Brennstoff kann aber auch versprüht werden, beispielsweise durch eine Düse. Gegebenenfalls können auch Mittel zur Mischung des gas- oder dampfförmigen Brennstoffes mit dem Oxidationsmittel vorgesehen sein, beispielsweise in Form von Turbulenzblechen, die in der Vermischungskammer an der Mündung der Zuleitung für die Luft angeordnet sind. Die Vermischung kann aber auch durch Versprühen des Brennstoffes in die Luft erfolgen oder durch tangentiales Einbringen des Brennstoffes oder der Luft in die Vermischungskammer, wodurch Turbulenzen erzeugt werden. Schließlich sind Mittel zur Zündung des Brennstoff/Oxidationsmittel-Gemisches vorhanden. Als Zündvorrichtung kann beispielsweise ein Glühkopf dienen, die Zündung kann aber auch mittels eines Zündfunkens erfolgen. Gegebenenfalls können auch Mittel zur Vorerwärmung von Luft und/oder Brennstoff vorgesehen sein. Die Vorerwärmung kann beispielsweise durch Wärmetauscher erfolgen, durch die die heißen Reaktionsgase geleitet werden.An apparatus for carrying out the method according to the invention, d. H. a burner, has a Space that can be called a mixing chamber or a combustion chamber, and lines to the Supply of fuel and oxidizing agents, such as air or oxygen, to this space. Advantageous the mixing chamber has a small depth; this can cause the Flame from the sintered perforated brick in the mixing chamber can be avoided. When using liquid fuels, means for vaporizing the fuel can be provided. The evaporation of the Fuel can be done, for example, by heating the supply line. But the fuel can can also be sprayed, for example through a nozzle. Optionally, means for mixing the Gaseous or vaporous fuel can be provided with the oxidizing agent, for example in Form of turbulence plates that are placed in the mixing chamber at the mouth of the supply line for the air are arranged. Mixing can also take place by spraying the fuel into the air or by tangential introduction of the fuel or the air into the mixing chamber, whereby Turbulence are generated. Finally, there are means for igniting the fuel / oxidizing agent mixture present. A glow head, for example, can serve as the ignition device, but ignition can also be used take place by means of an ignition spark. If necessary, means for preheating air can also be used and / or fuel may be provided. The preheating can be done, for example, by means of a heat exchanger take place through which the hot reaction gases are passed.

Als Abschluß der Vermischungskammer ist wenigstens ein Sinterlochstein vorgesehen. Die verwendeten Sinterlochsteine bestehen aus hochporösem, hochschmelzendem Material. Vorteilhaft können die Sinterlochsteine aus Metalloxiden bestehen, vorzugsweise aus Aluminiumoxid (AI2O3), Magnesiumoxid (MgO) oder Zirkonoxid (ΖΓΟ2). Es können aber auch andere poröse, hochfeuerfeste und hochschmelzende Materialien verwendet werden, beispielsweise keramische Materialien, wie Magnesium-Aluminium-Silikate, oder Mischoxide.At least one perforated sintered brick is provided to close off the mixing chamber. The used Perforated sintered bricks are made of highly porous, high-melting material. The perforated sintered bricks can be advantageous consist of metal oxides, preferably aluminum oxide (Al2O3), magnesium oxide (MgO) or Zirconium oxide (ΖΓΟ2). However, other porous, highly refractory and high-melting materials can also be used , for example ceramic materials such as magnesium-aluminum-silicates, or mixed oxides.

Die Sinterlochsteine sind mit einer Vielzahl von vorzugsweise parallel zueinander angeordneten Durchtrittsöffnungen versehen. Pro Quadratzentimeter Sinterlochsteinfläche sind dabei vorzugsweise etwa 40 bis 50 Durchtrittsöffnungen angeordnet. Der Durchmesser der Durchtrittsöffnungen beträgt vorteilhaft etwa 0,5 bis 3 mm; vorzugsweise beträgt der Durchmesser etwa 1 mm. Die Dicke der Sinterlochsteine liegt vorteilhaft im Bereich zwischen 5 und 50 mm, vorzugsweise beträgt sie etwa 15 mm. In den Durchtrittsöffnungen der Sinterlochsteine findet eine intensive Vermischung der Reaktanten und die Verbrennung statt. Die Durchtrittsöffnungen verhindern darüber hinaus eine Verstopfung der Sinterlochsteine und ermöglichen einen hohen Durchsatz am Brennstoff/Luft-Gemisch und damit eine hohe Leistung an Wärmestrahlung und/oder die Gewinnung einer großen Menge an CO- und H₂-haltigem Gas zur Weiterverwendung. Ferner beeinflussen die Durchtrittsöffnungen das erfindungsgemäße Verfahren positiv im Sinne einer vollständig rußfreien Verbrennung.The perforated sintered bricks are provided with a multiplicity of through openings, preferably arranged parallel to one another. There are preferably about 40 to 50 passage openings per square centimeter of perforated sintered brick surface. The diameter of the passage openings is advantageously about 0.5 to 3 mm; preferably the diameter is about 1 mm. The thickness of the sintered perforated bricks is advantageously in the range between 5 and 50 mm, preferably it is about 15 mm. Intensive mixing of the reactants and combustion take place in the openings in the perforated sintered bricks. The passage openings also prevent the sintered perforated bricks from clogging and enable a high throughput of the fuel / air mixture and thus a high level of thermal radiation and / or the production of a large amount of CO and H ₂ -containing gas for further use. Furthermore, the passage openings have a positive effect on the method according to the invention in terms of completely soot-free combustion.

Das gesamte Porenvolumen der Sinterlochsteine, d. h. das Volumen des Materials und das Volumen der Durchtrittsöffnungen, beträgt vorteilhaft wenigstens 50 Vol.-%, vorzugsweise liegt das Porenvolumen bei etwa 65 bis 70 Vol.-%. Das verwendete hochporöse Material selbst weist vorzugsweise ein Porenvolumen zwischen etwa 20 bis 60 Vol.-% auf.The total pore volume of the sintered perforated bricks, i. H. the volume of the material and the volume of the Passages, is advantageously at least 50 vol .-%, preferably the pore volume is about 65 to 70% by volume. The highly porous material used itself preferably has a pore volume between about 20 to 60% by volume.

Die Auswahl der Materialien für die Sinterlochsteine richtet sich vor allem nach der Temperatur, auf die der Brenner gebracht werden soll.The choice of materials for the sintered perforated bricks depends primarily on the temperature at which the Brenner should be brought.

Anhand einiger Figuren und Ausführungsbeispiele soll die Erfindung noch näher beschrieben werden. Es zeigtThe invention will be described in more detail with the aid of a few figures and exemplary embodiments. It indicates

F i g. 1 bis 4 beispielhaft Ausführungsformen einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig.5 eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
F i g. 1 zeigt schematisch im Schnitt eine beispielhafte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Mittel zum Fördern des Brennstoffes, beispielsweise eine Pumpe für flüssigen Brennstoff oder ein Verdichter, wie ein Gebläse für gasförmigen Brennstoff, sowie das Vorratsso gefäß für den Brennstoff sind dabei nicht dargestellt. Das Gehäuse des Brenners 10 umschließt eine Vermischungskammer 11, in die eine Zuleitung 12 für die Luft und eine Zuleitung 13 für den Brennstoff mündet Das Ende der Zuleitung 13 für den Brennstoff ist mit einer Düse 14 zum Versprühen von flüssigem Brennstoff in die Luft versehen. Am Brenner 10 können auch mehrere Zuleitungen für den Brennstoff bzw. mehrere Düsen vorgesehen sein, die dann vorteilhafterweise in einer Zyklonanordnung angeordnet sind, d. h.F i g. 1 to 4 are exemplary embodiments of a device for carrying out the method according to the invention, and FIG. 5 shows a further embodiment of a device for carrying out the method according to the invention.
F i g. 1 shows schematically in section an exemplary embodiment of a device for carrying out the method according to the invention. The means for conveying the fuel, for example a pump for liquid fuel or a compressor, such as a fan for gaseous fuel, and the storage tank for the fuel are not shown. The housing of the burner 10 encloses a mixing chamber 11 into which a feed line 12 for the air and a feed line 13 for the fuel open. The end of the feed line 13 for the fuel is provided with a nozzle 14 for spraying liquid fuel into the air. A plurality of feed lines for the fuel or a plurality of nozzles can also be provided on the burner 10, which are then advantageously arranged in a cyclone arrangement, ie

derart, daß beim Einbringen des Brennstoffes in die Vermischungskammer ein Wirbel entsteht, in den die zugeführte Verbrennungsluft eingeblasen wird, !η diesem Fall können eigene zusätzliche Mittel zur Vermischung von Brennstoff und Luft entfallen.such that when the fuel is introduced into the mixing chamber, a vortex is created in which the supplied combustion air is blown in,! η In this case, your own additional means for mixing fuel and air can be dispensed with.

Die Vermischungskammer 11 ist weiterhin m;t einem Glühkopf 15 zum Zünden des Brennstoff/Luft-Gemisches versehen. In der Zuleitung 12 für die Luft ist ein Ventilator 16 zur Förderung der Luft, durch Ansaugen,The mixing chamber 11 is also equipped with a glow head 15 for igniting the fuel / air mixture Mistake. In the supply line 12 for the air is a fan 16 for conveying the air, by suction,

angeordnet. Die Luft kann beispielsweise aber auch durch einen Kompressor gefördert werden. Auf einer Seite ist die Vermischungskammer 11 von einem Sinterlochstein 17 begrenzt, der mit Durchtrittsöffnungen 18 versehen ist. Wird der Brenner zur Erzeugung von Wärmestrahlung verwendet, so weist er vorzugsweise wenigstens einen derartigen Sinterlochstein als AbschluBplatte auf. Von dieser Platte wird dann die Strahlung an die Umgebung abgegeben.arranged. The air can, for example, also be conveyed by a compressor. On a On the side, the mixing chamber 11 is delimited by a perforated sintered brick 17 with through openings 18 is provided. If the burner is used to generate thermal radiation, it preferably has at least one such perforated sintered brick as a closure plate. The Radiation emitted to the environment.

Dient der Brenner aber zur Vorvergasung, d. h. zur Umwandlung von Brennstoffen in brennbare Gase (durch eine Verbrennung mit Luftunterschuß), so weist er vorzugsweise wenigstens zwei derartige Platten aus Sinterlochsteinen auf. Die entstehenden brennbaren Gase treten dann aus den Durchtrittsöffnungen aus und werden einem Nachverbrennungsraum zugeführt.But if the burner is used for pre-gasification, i. H. for converting fuels into flammable gases (by combustion with an excess of air), it preferably has at least two such plates Sintered perforated bricks. The resulting flammable gases then emerge from the passage openings and are fed to an afterburning room.

Ein Brenner, wie in Fig. 1 dargestellt, weist beispielsweise eine Abmessung von 60 χ 120 χ 120 mm³ auf; das Gehäuse besteht beispielsweise aus hitzebeständigem Stahl. Die Vermischungskammer ist auf einer Seite von einer Sinterlochsteinplatte mit einer Fläche von 110 χ 110 mm² und einer Dicke von etwa 15 mm abgeschlossen; sie weist insgesamt ca. 5600 Durchtrittsöffnungen in Form von parallel zueinander liegenden Bohrungen mit einem Durchmesser von 1 mm auf. Der Sinterlochstein besteht aus reinem Aluminiumoxid (Reinheitsgrad etwa 99%) mit einer Porosität von etwa 30 Vol.-%. Verbrennt man in einem derartigen Brenner pro Stunde 6 kg Dieselöl unter Zufuhr einer zur vollständigen Verbrennung ausreichenden Luftmenge, etwa 66 nvVh (unter Nb, Normalbedingungen, d. h. Temperatur von 0^cC und Druck von 101 325 N/m² Δ 760 Torr), so weist der Sinterlochstein eine Temperatur von etwa 1800 bis 1900° C auf. Die Verbrennungsgase enthalten im wesentlichen Kohlendioxid, Wasserdampf und Stickstoff. A burner, as shown in FIG. 1, has dimensions of 60 × 120 × 120 mm ³ , for example; the housing consists, for example, of heat-resistant steel. The mixing chamber is closed on one side by a perforated sintered stone plate with an area of 110 × 110 mm ² and a thickness of about 15 mm; it has a total of approx. 5600 passage openings in the form of parallel holes with a diameter of 1 mm. The perforated sintered brick consists of pure aluminum oxide (degree of purity about 99%) with a porosity of about 30% by volume. If one burns 6 kg of diesel oil per hour in such a burner while supplying an amount of air sufficient for complete combustion, about 66 nvVh (under Nb, normal conditions, ie temperature of 0 ^c C and pressure of 101 325 N / m ² Δ 760 Torr), so the sintered perforated brick has a temperature of around 1800 to 1900 ° C. The combustion gases essentially contain carbon dioxide, water vapor and nitrogen.

Zur Erzeugung eines brennbaren Gases ordnet man wie in F i g. 2 dargestellt, in einem derartigen Brenner beispielsweise zwei der oben beschriebenen Sinterlochsteinplatten mit einem gegenseitigen Abstand von etwa 5 mm an. Verbrennt man in diesem Brenner pro Stunde 6 kg Dieselöl unter Zufuhr von 35 m³ Luft/h, so stellt sich im ersten Sinterlochstein, d. h. dem die Vermischungskammer begrenzenden Sinterlochstein eine Temperatur von 1000 bis 1100° C ein, und man erhält ein Brenngasgemisch mit einer Zusammensetzung von etwa 7,5% H₂, 12,5% CO, 12,5% H₂O und 7,5% CO₂, Rest N₂.To generate a combustible gas one arranges as in FIG. 2, in such a burner, for example, two of the above-described perforated sintered stone plates with a mutual distance of about 5 mm. If 6 kg of diesel oil per hour is burned in this burner with a supply of 35 m ^{3 of} air / h, a temperature of 1000 to 1100 ° C. is established in the first sintered perforated brick, ie the sintered perforated brick delimiting the mixing chamber, and a fuel gas mixture with a Composition of about 7.5% H ₂ , 12.5% CO, 12.5% H ₂ O and 7.5% CO ₂ , remainder N ₂ .

Das Starten der Verbrennungsreaktion geschieht in beiden Fällen in der Weise, daß man der Vermischungskammer öl mit einer Zufuhrrate von 0,9 kg/h und Luft mit einer Zufuhrrate von 3,3 mVh zuführt und das Brennstoff/Luft-Gemisch zündet. Erreicht die die Vermischungskammer begrenzende Sinterlochsteinplatte eine Temperatur von annähernd 950⁰C, dann wird der Durchsatz an Brennstoff und Luft schlagartig auf den erforderlichen Wert erhöht wobei die Flamme in die Platte hineingedrückt wird.The combustion reaction is started in both cases by feeding oil at a feed rate of 0.9 kg / h and air at a feed rate of 3.3 mVh to the mixing chamber and igniting the fuel / air mixture. The mixing chamber delimiting hole sintered stone plate reaches a temperature of approximately 950 ⁰ C, then the throughput of fuel and air is abruptly raised to the required value with the flame is pressed into the plate.

Bei der vollständigen Verbrennung kann, wie bereits ausgeführt der Brenner einen oder mehrere Sinterlochsteine aufweisen. Beim Vorhandensein mehrerer Sinterlochsteine Findet dabei die Verbrennungsreaktion im allgemeinen nur in einem Sinterlochstein statt. Weist der Brenner, wie in F i g. 3 dargestellt ist beispielsweise zwei Sinterlochsteine 31 und 32 auf, so erfolgt das Anfahren, d. h. die Inbetriebnahme des Brenners, in der üblichen Weise: wenn der erste Sinterlochstein 31, d. h.In the case of complete combustion, as already stated, the burner can use one or more sintered perforated bricks exhibit. If there are several perforated sintered bricks, the combustion reaction takes place in the generally only take place in a sintered perforated brick. If the burner, as shown in FIG. 3 is shown for example two sintered perforated bricks 31 and 32, the start-up takes place, d. H. the commissioning of the burner, in the usual way: when the first sintered perforated brick 31, i. H.

der an die Vermischungskammer angrenzende Sinterlochstein, eine Temperatur von annähernd 950° C erreicht hat, wird der Durchsatz an Brennstoff/Luft-Gemisch schlagartig erhöht und die Flamme in diesen '> Sinterlochstein hineingedrückt. Die vom Sinterlochstein 31 abgestrahlte Wärme heizt den zweiten Sinterlochstein 32 auf, d. h. den den Brenner abschließenden Sinterlochstein. Zwischen den beiden Sinterlochsteinen 31 und 32 ist eine Kammer 33 angeordnet. Dieserthe sintered perforated brick adjoining the mixing chamber, a temperature of approximately 950 ° C reached, the throughput of fuel / air mixture is increased suddenly and the flame in this '> Sintered perforated brick pressed in. The heat radiated from the sintered perforated brick 31 heats the second sintered perforated brick 32 on, d. H. the perforated sintered brick at the end of the burner. Between the two sintered perforated bricks 31 and 32 a chamber 33 is arranged. This

ίο Kammer 33 kann dabei, durch eine Leitung 35, ebenso wie der Vermischungskammer 34, durch eine Leitung 36, Brennstoff zugeführt werden. Durch eine Leitung 37 wird der Vermischungskammer 34 Luft zugeführt. Hat der zweite Sinterlochstein 32 eine Temperatur von annähernd 950°C erreicht, so wird in die zweite Kammer 33 Brennstoff, beispielsweise durch Versprühen, eingebracht und die Brennstoffzufuhr zur Vermischungskammer 34 eingestellt. Auf diese Weise erfolgt der Übergang der Verbrennungsreaktion vom ersten Sinterlochstein 31 in den zweiten Sinterlochstein 32. Beim Anfahren des Brenners erfolgt demnach die Verbrennungsreaktion im ersten Sinterlochstein, während des Betriebes aber im zweiten. Während des Betriebes wird der Vermischungskammer 34 im vorliegenden Fall, d. h. bei der Verwendung von zwei Sinterlochsteinen 31 und 32, nur Luft zugeführt, während der Brennstoff in die zwischen den beiden Sinterlochsteinen angeordnete Kammer 33 eingebracht wird. Im vorliegenden Fall dient während des Betriebes der zweite Sinterlochstein, d. h. der den Brenner begrenzende Sinterlochstein, zur Durchführung der Verbrennungsreaktion und zur Wärmeabstrahlung, auch auf den ersten Sinterlochstein; die Temperatur des zweiten Sinterlochsteines beträgt während des Betriebes des Brenners etwa 1500—2000°C. Der erste Sinterlochstein, d. h. der an die Vermischungskammer angrenzende Sir.terlochstein, dessen Temperatur nach Übergang der Verbrennungsreaktion vom ersten auf den zweiten Sinterlochstein abfällt und durch Wärmeeinstrahlung vom zweiten Sinterlochstein während des Betliebes etwa im Bereich von 500—800°C liegt, dient dabei zum Vorwärmen und zum Verteilen der Luft und auch zur Vermeidung des Eintretens von Brennstoff aus der zweiten Kammer in die Vermischungskammer.ίο Chamber 33 can, through a line 35, as well such as the mixing chamber 34, through a line 36, fuel is supplied. Through a line 37 the mixing chamber 34 is supplied with air. If the second sintered perforated brick 32 has a temperature of reaches approximately 950 ° C, so is in the second chamber 33 fuel, for example by spraying, introduced and the fuel supply to the mixing chamber 34 is stopped. This is done in this way the transition of the combustion reaction from the first perforated sinter brick 31 to the second perforated sinter brick 32. When the burner starts up, the combustion reaction takes place in the first sintered perforated brick while of the company but in the second. During operation, the mixing chamber 34 is in the present case, d. H. when using two sintered perforated bricks 31 and 32, only air is supplied, while the fuel is introduced into the chamber 33 arranged between the two sintered perforated bricks will. In the present case, the second perforated sintered brick is used during operation, i.e. H. the burner delimiting sintered perforated brick, for carrying out the combustion reaction and for heat radiation, also on the first sintered perforated brick; the temperature of the second sintered perforated brick is during operation of the burner about 1500-2000 ° C. The first sintered perforated brick, d. H. the one to the mixing chamber adjoining Sir.terlochstein, whose temperature after the transition of the combustion reaction from the first to the second sintered perforated brick falls and due to heat radiation from the second sintered perforated brick during the If it is in the range of 500-800 ° C, it is used to preheat and distribute the air and also to prevent fuel from entering the mixing chamber from the second chamber.

Bei der partiellen Verbrennung kann, wie bereits ausgeführt, der Brenner zwei oder mehrere Sinterlochsteine aufweisen. Beim Vorhandensein zweiei Sinterlochsteine, eine derartige Anordnung ist in F i g. 2 dargestellt findet im ersten Sinterlochstein 21, d. h. dem an die Vermischungskammer 23 angrenzenden Sinterlochstein, die Umsetzung zwischen Brennstoff und Oxidationsmittel statt, während der zweite Sinterlochstein 22, d. h. der den Brenner abschließende Sinterlochstein, dazu dient, die Wärmeabstrahlung des ersten Sinterlochsteines zu vermindern bzw. diesen Sinterlochstein auf der erforderlichen Reaktionstemperatur zu halten. Während des Betriebes liegt die Temperatur des ersten Sinterlochsteines 21 etwa im Bereich zwischen 1000 und UOO⁰C₁ während sich der zweite Sinterlochstein 22, der durch die heißen Reaktionsgase aufgewärmt wird, auf einer Temperatur von etwa 600—800⁰C befindet Die Leitungen 24 und 25 dienen zur Zuführung von Luft bzw. Brennstoff zur Vermischungskammer 23. — Bei einer weiteren Ausführungsform, die in F i g. 4 dargestellt ist kann der Brenner, der zur partiellen Verbrennung dient drei Sinterlochsteine aufweisen. Zwischen den ersten beiden Sinterlochsteinen 41 und 42 ist dabei wie im Fall eines Brenners mit zweiIn the case of partial combustion, as already stated, the burner can have two or more sintered perforated bricks. In the presence of two sintered perforated bricks, such an arrangement is shown in FIG. As shown in FIG. to keep this sintered perforated brick at the required reaction temperature. During operation, the temperature of the first sintering nozzle brick 21 approximately in the range between 1000 and UOO ⁰ C ₁ while the second sintered perforated brick 22, which is heated by the hot reaction gases, is at a temperature of about 600-800 ⁰ C, the lines 24 and 25 serve to supply air or fuel to the mixing chamber 23. In a further embodiment, which is shown in FIG. 4 the burner, which is used for partial combustion, can have three sintered perforated bricks. As in the case of a burner with two, there is between the first two perforated sintered bricks 41 and 42

Sinterlochsteinen, der zur vollständigen Verbrennung dient (vgl. Fig.3), neben der Vermischungskammer 44 eine zweite Kammer 45 angeordnet, in die Brennstoff, durch eine Leitung 46, eingeführt werden kann. Durch die Leitungen 47 und 48 wird der Vermischungskammer Luft bzw. Brennstoff zugeführt. Die Inbetriebnahme eines derartigen Brenners mit drei Sinterlochsteinen zur partiellen Verbrennung erfolgt dabei in der Weise, wie für den Brenner mit zwei Sinterlochsteinen zur vollständigen Verbrennung (vgl. F i g. 3) bereits ausführl:"h erläutert wurde. Während des Betriebes dient der erste Sinterlochstein 41 zur Vorwärmung und Verteilung der Luft und zur Vermeidung des Eintretens von Brennstoff aus der zweiten Kammer 45 in die Vermischungskammer 44 vor dem ersten Sinterlochstein 4i, während im zweiten Sinterlochslein 42 die Verbrennungsreaktion erfolgt. Der dritte Sinterlochstein 43, der anschließend an den für die Umsetzung dienenden Sinterlochstein 42 angeordnet ist und den Brenner begrenzt, dient ebenso wie im oben erläuterten Fall eines Brenners mit zwei Sinterlochsteinen für die partielle Verbrennung (vgl. Fig. 2) zur Verminderung der Wärmeabstrahlung des Sinterlochsteines 42 für die Umsetzung bzw. zur Aufrechterhaltung von dessen Reaktionstemperatur. Während des Betriebes des Brenners findet also die Verbrennungsreaktion, bei der nur ein Teil des eingesetzten Brennstoffes vollständig oxidiert wird (partielle Verbrennung), ausschließlich im mittleren (42) der drei parallel zueinander angeordneten Sinterlochsteine 41 bis 43 statt; die Luft wird der Vermischungskammer 44 vor dem ersten Sinterlochstein 41 und der Brennstoff der Kammer 45, die zwischen dem ersten (41) und zweiten Sinterlochstein 42 angeordnet ist, zugeführt.Perforated sintered brick, which is used for complete combustion (see Fig. 3), next to the mixing chamber 44 a second chamber 45 is arranged, into which fuel, through a conduit 46, can be introduced. Through lines 47 and 48 are supplied with air and fuel, respectively, to the mixing chamber. The commissioning such a burner with three sintered perforated bricks for partial combustion takes place in the manner as for the burner with two sintered perforated bricks for complete combustion (see FIG. 3) already detailed: "h was explained. During operation, the first perforated sintered brick 41 is used for preheating and distribution the air and to avoid the entry of fuel from the second chamber 45 into the Mixing chamber 44 in front of the first sintered perforated brick 4i, while in the second sintered perforated brick 42 the Combustion reaction takes place. The third sintered perforated brick 43, which is then attached to the for implementation Serving sintered perforated brick 42 is arranged and limits the burner, serves as well as in the above Case of a burner with two sintered perforated bricks for partial combustion (see. Fig. 2) for reduction the heat radiation of the sintered perforated brick 42 for the implementation or to maintain it Reaction temperature. During the operation of the burner, the combustion reaction takes place in which only part of the fuel used is completely oxidized (partial combustion), exclusively in the middle (42) of the three perforated sintered bricks 41 to 43 arranged parallel to one another take place; the air becomes the Mixing chamber 44 in front of the first sintered perforated brick 41 and the fuel of the chamber 45, the is arranged between the first (41) and second sintered perforated brick 42, supplied.

Die in Fig. 2 bis Fig. 4 dargestellten Brenner sind ebenso wie der in Fig. 1 dargestellte Brenner mit Mitteln zur Zündung des Brennstoff/Luft-Gemisches versehen, die in den Figuren aber nicht dargestellt sind.The burners shown in Figs. 2-4 are just like the burner shown in FIG. 1 with means for igniting the fuel / air mixture provided, which are not shown in the figures.

Gegebenenfalls können auch Mittel zum Verdampfen bzw. Versprühen des Brennstoffes und zur Mischung des Brennstoffes mit der Luft vorgesehen sein.If necessary, means for evaporating or spraying the fuel and for mixing the Fuel can be provided with the air.

F i g. 5 zeigt vereinfacht in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der mehrere Brenner an einem Nachverbrennungsraum angeordnet sind. Diese Ausführungsform kann dann Verwendung finden, wenn in den Brennern keine vollständige Verbrennung durchgeführt wird, sondern brennbare Gase erzeugt werden. Die brennbaren Gase werden dann zur weiteren Verbrennung einem Nachverbrennungsraum zugeführt. Dies erfolgt nach der in F i g. 5 dargestellten Ausführungsform vorteilhaft in der Weise, daß mehrere Brenner 51, 52, 53 und 54, jeweils mit wenigstens zwei Sinterlochsteinplatten, an einem Nachverbrennungsraum 50 in einer Zyklonanordnung angeordnet sind, d. h. in der Weise, daß die brennbaren Gase, die die Brenner 51 bis 54 in der durch Pfeile angedeuteten Richtung verlassen, im Nachverbrennungsraum 50 einen Wirbel bilden. In diesem Wirbel wird dann zentral Luft, die zur Nachverbrennung dient, eingeblasen, beispielsweise durch eine öffnung 55. Die Luft wird dabei vorzugsweise zentral von unten in den Nachverbrennungsraum eingeblasen. Die Sinterlochsteinplatten sind zweckmäßigerweise aus mehreren Sinterlochsteinen zusammengesetzt. Die einzelnen Sinterlochsteinplatten können beispielsweise eine Fläche bis zu 1 m² aufweisen.F i g. 5 shows, in a simplified schematic representation, a device for carrying out the method according to the invention, in which a plurality of burners are arranged in a post-combustion chamber. This embodiment can be used when no complete combustion is carried out in the burners, but rather combustible gases are generated. The combustible gases are then fed to an afterburning room for further combustion. This is done according to the in FIG. 5 shown embodiment advantageously in such a way that several burners 51, 52, 53 and 54, each with at least two sintered perforated stone plates, are arranged in a post-combustion chamber 50 in a cyclone arrangement, that is, in such a way that the combustible gases, the burners 51 to 54 in the direction indicated by arrows, form a vortex in the post-combustion chamber 50. In this vortex, air, which is used for post-combustion, is then blown in centrally, for example through an opening 55. The air is preferably blown in centrally from below into the post-combustion space. The sintered perforated stone plates are expediently composed of several sintered perforated stones. The individual perforated sintered stone slabs can, for example, have an area of up to 1 m ² .

Eine Vorrichtung, wie sie in F i g. 5 dargestellt ist, kann besonders vorteilhaft für Kraftwerksbrenner verwendet werden. Anordnung und Betriebsweise sind für einen derartigen Verwendungszweck als optimal anzusehen. Dies vor allem auch deshalb, weil in der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie bereits erwähnt, eine Vielzahl von Brennstoffen, beispielsweise auch Schweröle, Verwendung finden können.A device as shown in FIG. 5 can be particularly advantageous for power plant burners be used. The arrangement and mode of operation are considered optimal for such a purpose to watch. This is mainly because in the device for carrying out the invention Process, as already mentioned, a large number of fuels, for example heavy oils, use can find.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Verfahren zur flammlos«! Verbrennung von gas- oder dampfförmigen Brennstoff/Luft-Gemischen im Durchsatz durch einen Brenner mit wenigstens einem katalysatorfreien Sinterstein, wobei das Brennstoff/Luft-Gemisch zunächst bei kleinem Durchsatz an der Eintrittsoberfläche des katalysatorfreien Sintersteines verbrannt wird, d a -durch gekennzeichnet, daß das Brennstoff/ Luft-Gemisch an der EintrittsoberfJäche eines an sich bekannten mit Durchtrittsöffnungen versehenen Sintersteines verbrannt wird, bis dieser eine Temperatur von annähernd 950⁰C erreicht hat, und daß dann durch Steigerung des Gemischdurchsatzes auf das Zehn- Ins Fönfz^fache die Verbrennungsreaktion in den sah Durchtrittsöffnungen versehenen Sinterstein hineingedrückt und dessen Temperatur auf Werte etwa zwischen 1000 und 2000⁰C erhöht wird.1. Procedure for flameless «! Combustion of gaseous or vaporous fuel / air mixtures in throughput through a burner with at least one catalyst-free sintered stone, the fuel / air mixture initially being burned at a low throughput at the inlet surface of the catalyst-free sintered stone, characterized in that the fuel / air mixture is combusted at the EintrittsoberfJäche a known per se with openings sintered stone provided, has until it reaches a temperature of approximately 950 ⁰ C, and then that by increasing the mixture flow rate to the ten-ins Fönfz ^ times the combustion reaction in the saw Sintered stone provided with through-openings is pressed in and its temperature is increased to values between approximately 1000 and 2000 ^° C.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Brenner mit wenigstens zwei in an sich bekannter Weise in Strömungsrichtung des Brennstoff/Luft-Gemisches hintereinander angeordneten, mit Durchtrittsöffnungen versehenen Sintersteinen das Gemisch zunächst im ersten Sinterstein verbrannt wird, wobei Wärme auf den zweiten Sinterstein abgestrahlt wird, und daß nach Erwärmung des zweiten Sintersteines auf annähernd 950⁰C diesem ein zwischen den beiden Sintersteinen gebildetes Brennstoff/Luft-Gemisch unter Aufrechterhaltung des erhöhten Gemischdurchsatzes zugeführt wird, wobei die Verbrennungsreaktion von; ersten Sinterstein auf den zweiten übertragen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that in a burner with at least two in a known manner in the flow direction of the fuel / air mixture arranged one behind the other, provided with openings sintered stones, the mixture is first burned in the first sintered stone, with heat on the second sinter stone is blasted, and that after heating the second sinter stone to approximately 950 ⁰ C this a fuel / air mixture formed between the two sinter stones is supplied while maintaining the increased mixture throughput, the combustion reaction of; first sinter stone is transferred to the second.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise ein Brennstoff/Luft-Gemisch mit einem Sauerstoffgehalt verwendet wird, der zur vollständigen Verbrennung ausreicht.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a in a known manner Fuel / air mixture is used with an oxygen content that is sufficient for complete combustion.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß je Quadratzentimeter Sintersteinfläche eine Reaktionswärme von 20 bis 40 kcal/h, maximal 100 kcal/h, erzeugt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that each square centimeter Sintered stone surface a heat of reaction of 20 to 40 kcal / h, maximum 100 kcal / h, is generated.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Sintersteines auf etwa 1500 bis 2000° C erhöht wird. "5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the temperature of the sintered stone is increased to about 1500 to 2000 ° C. "

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise mit Luftunterschuß gearbeitet und das den Brenner verlassende Gas unter weiterem Luftzusatz nachverbrannt wird.6. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in a known manner with Air deficit worked and the gas leaving the burner is burned afterwards with further addition of air.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Brennstoff öle oder in an sich bekannter Weise Benzine verwendet werden.7. The method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that as Fuel oils or gasoline can be used in a manner known per se.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7 mit Mitteln zur Zündung des Brennstoff/Luft-Gemisches und einem Sinterstein zur Verbrennung des Brennstoff/Luft-Gemisches, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vermischungskammer, Leitungen zur Zuführung von Luft und Brennstoff zu dieser Vermischungskammer und gegebenenfalls Mittel zum Verdampfen bzw. Versprühen des Brennstoffes und zur Mischung des Brennstoffes mit der Luft vorgesehen sind, daß der Sinterstein als Abschluß der Vermischungskammer dient und in an sich8. Device for performing the method according to one or more of claims 2 to 7 with Means for igniting the fuel / air mixture and a sintering stone for burning the fuel / air mixture, characterized in that a mixing chamber, lines for supplying air and fuel to this mixing chamber and optionally means for Evaporation or spraying of the fuel and for mixing the fuel with the air it is provided that the sintered stone serves as the end of the mixing chamber and in itself bekannter Weise aus hochporösem, hochschmelzendem Material besteht, das mit einer Vielzahl von vorzugsweise parallel zueinander angeordneten Durchtrittsöffnungen versehen ist, daß außer dem die Vermischungskammer abschließenden Sinterstein wenigstens ein weiterer mit Durchtrittsöffnungen versehener Sinterstein vorgesehen ist, wobei die Sintersteine in Strömungsrichtung des Brennstoff/ Luft-Gemisches hintereinander angeordnet sind,known way consists of highly porous, high melting point material with a variety of Preferably arranged parallel to each other through openings is provided that in addition to the the mixing chamber closing sinter stone at least one further sinter stone provided with passage openings is provided, wherein the Sinter stones are arranged one behind the other in the direction of flow of the fuel / air mixture,

ίο und daß zwischen dem die Vermischungskammer abschließenden Sinterstein und dem darauffolgenden Sinterstein eine zweite Kammer vorgesehen ist, die mit einer Zuführungsleitung für Brennstoff versehen istίο and that between which the mixing chamber a second chamber is provided for the final sintered stone and the subsequent sintered stone, which is provided with a feed line for fuel

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Brenner an einem Nachverbrennungsraum derart angeordnet sind, daß die die Brenner verlassenden Gase einen Wirbel bilden (Zyklonanordnung) und daß Mittel vorgesehen sind,9. Apparatus according to claim 8, characterized in that a plurality of burners are arranged on an afterburning chamber in such a way that the Gases leaving the burner form a vortex (cyclone arrangement) and that means are provided in den Wirbel Luft zur Nachverbrennung zentral einzublasen.to blow air centrally into the vortex for post-combustion.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sintersteine in an sich bekannter Weise aus Metalloxiden, vorzugsweise10. Apparatus according to claim 8 or 9, characterized characterized in that the sintered bricks are made from metal oxides in a manner known per se, preferably aus Aluminiumoxid, Magnesiumoxid oder Zirkonoxid, bestehen.made of aluminum oxide, magnesium oxide or zirconium oxide.