DE2433811A1 - Verfahren zum betrieb eines brenners - Google Patents

Verfahren zum betrieb eines brenners

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Description

  • Verfahren zum Betrieb eines Brenners Die Erfindung betrifft Betriebsverfahren für Partialverbrennungsbrenner, worin ein Kohlenwas 5 erstoff-BrennstofI mit molekularem Sauerstoff unter Bildung einer gasförmigen Mischung,die chemisch reduzie-rend wirkt, umgesetzt wird. Die reduzierenden Bestandteile solcher gasförmigen Mischungen sind typischerweise Kohlenmonoxyd und Wasserstoff. Solche reduzierenden Gasmischungen werden vielfach verwendet, beispielsweise in der Erdölindustrie, bei der Herstellung von Eisen aus Eisenerzen (wie in Hochöfen bzw. Gebläseöfen) oder bei der Herstellung von molekularem Wasserstoff, indem man diesen Bestandteil aus der reduzierenden Gasmischung gewinnt.
  • Bei dem Betrieb solcher Partialverbrennungsbrenner werden der Brennstoff und der Sauerstoff oder die Luft in Verhältnissen eingeführt, die einen hohen Kohlenmonoxyd/Wasserstoff-Gehalt in der entstehenden Gasmischung ergeben. Die Verbrennungsreaktionen nähern sich üblicherweise bei einer Flammentemperatur von 1200 bis 1 4000C einem Gleichgewicht, und sie können durch die folgende Gleichung für einen Kohlenwasserstoff CnHm auf typische Weise dargestellt werden: Dampf wurde als Bremsstoff für Verbrennungsreaktionen in Partialverbrennungsbrennern verwendet, und dieser Bestandteil wird üblicherweise in den Brenner, vermischt mit Luft und/oder Sauerstoff, eingeführt. Der Dampf kann ebenfalls mit einem Kohlenwasserstoff reagieren, wobei reduzierende Gase gebildet -werden, beispielsweise Bekannte Partialverbrennungsbrenner besitzen verschiedene Nachteile. Wenn der Brenner Abnutzungserscheinunge oder andere Schäden aufzeigt (die typischerweise durch die hohen Reaktionstemperaturen verursacht werden), ändert die Brenner flamme ihre Form und wird verzogen und als Folge davon trifft sie auf die feuerfeste1 Auskleidungen der Verbrennungskammer auf und verursacht ernste Schäden. In extremer. Fällen kann der Brennermantel sogar durchbrennen und Feuer oder eine Explosion hervorrufen. Alternativ kann eine derurig im Verhältnis von Kohlenwasserstoff zu oxydierendem Gas, insbesondere wenn man Sauerstoff verwendet, bewirken, daß die Flammentemperatur über mäßig steigt und ähnliche Folgen treten auf. Die hohe Temperasur, die erforderlich ist, um den gewünschten Umset7ungsgrad zu ergeben, liefert ein reduzierendes Gas bei einer höheren Temperatur als sie für die letzte Verwendung erforderlich sein kann, und die Energie geht entweder verloren, d.h. sie wird verschatendet, oder sie wird durch die Verwendung von Hilfsvorrichtungen wie einem Abhitzkessel gewonnen. Der Sauerstoffverbrauch dieser Brenner ist pro Einheit gebildetem reduzierendem Gas relativ hoch, und dies bewirkt, daß das Verfahren relativ teuer ist.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb eines Brenners, bei dem ein Kohlenwasserstoff-Brennstoff mit molekularem Sauerstoff zur Bildung einer gasförmigen Mischung, die chemisch reduzierend wirkt, umgesetzt wird, wobei de Reaktionsteilnehmer in dem Brenner von einem koaxialen Mantel von Kühlgasen umgeben sind, die durch Mischen eines Kohlenwasserstoffs mit einem Gas, welches Kohlendioxyd und/oder Wasserdampf enthält, gebildet werden.
  • Die Gase, die für den Kühlstrom verwendet worden, stören die Endverwendung der reduzierenden Gase nicht1 wenn sie 3&iZ den Verbrennungsprodukten aus dem Brenner vermischt werden.
  • Die Kühlgase reagieren und bilden selbst reduzierende G?Se und enthalten eine Mischung aus einem Kohlenwasserstoff mit einer Gasmischung, die Wasserdampf und/oder Kohlendioxyd enthält. Kohlendioxyd ist besonders als Oxydationsmittel für den Kohlenwasserstoff nützlich, da es mit Kohlenwasserstoffen unter Bildung von reduzierenden Gasen bei einer Temperatur, die um ungefär 200°C niedriger ist, reagieren kann als die, die erforderlich ist, um den entsprechenden Umwandlungsgrad zu erreichen, wenn man Wasserdampf als Oxydationsmittel verwendet. Vorteilhafterweise ist das Oxydationsmittel Gichtgas, welches man aus einem Hochofen oder einer anderen Anlage, die zur Herstellung von Eisen aus Eisenerzen verfendet wird, erhält. Gichtgas enthält einen hohen Anteil an Kohlendioxyd zusammen mit Wasserdampf, und wenn es in einem Partialverbrennungsbrenner mit Naturgas umgesetzt wird (welches hauptsächlich Methan enthält), findet die autogene Oxydation des Methans, die bei ungefähr 1200 bis 14000C ab läuft, hauptsächlich statt, nämlich ähnliche Reaktionsschemata gelten, wenn andere Kohlenwasserstoffe außer Methan verwendet werden. Es ist t nicht erforderlich, daß der Kohlenwasserstoff (oder die Mischung aus Kohlenwasserstoffen), der in dem Kühlstrom verwendet wird, gleich ist wie der, der in der Partialverbrennungsflamme selbst verwendet wird. Beispielsweise kann der Kohlenwasserstoff, der in der Flamme verbraucht wird, ein schweres Brennöl sein, wohingegen der in dem Kühlstrom eine leichte hrdölfraktion sein kann. Ein Kohlenwasserstoff oder eine Mischung aus Kohlenwasserstoffen, die 1 bis 13 Kohlenstoffatome enthalten, ist jedoch'für einen oder beide Ströme bevorzugt.
  • Das Verhältnis von Kohlenwasserstoffkomponente zu Ov.ydat-ionsz kompon?nfe, das in dem Kiihlgasstrom vorhanden ist, kann grob den stöchiometrischen Verhältnissen entsprechen bzw. dieses sein, welche für die Bildung von reduzierenden Gasen erforderlich sind, so daß der Kühlstrom vollständig autogen ist bzw. sich so verhält. Es wurde jedoch gefunden, daß es bevorzugt ist, die Zusammensetzung des Kühlgasstroms so einzustellen, daß er mit einem oder mehreren der Bestandteile aus der Partialverbrennungsflamme selbst reagiert. Beispiels weise kann die Kühlgaszusammensetzung so eingestellt werden, daß sie einen Sauerstoffbestand besitzt, der höher ist als der, der für die optimale autogene Umsetzung erforderlich ist, und die Anteile der Flammenreaktionsteilnehmer können so eingestellt werden, daß sie einen Sauerstoffgehalt besitzen, der niedriger ist als er fiir den optimalen Betrieb erforderlich ist, so daß beim Mischen der beiden Ströme in dem Reaktionsraum des Brenners sie einander ergänzen und ein reduzierendes Gasprodukt der gewünschten Zusammensetzung ergeben. Alternativ kann der Sauerstoffbestand des Kühlstroms niedriger sein als er für die optimale Umsetzung erforderlich ist und der der Flammenreaktionsteilnehiner kann entsprechned höher sein. Auf diese Weise erhält man durch die oxydierenden Gase in dem Kühlstrom einen maximalen Nutzen, und es ist möglich, die Menge an Sauerstoff, die in der Partialverbrennungsflamme verbrannt wird, zu vermindern.
  • Die Einlaßleitung für den Kühlstrom in den Brenner wird typischerweise eine ringförmige Form besitzen und enthält bevorzugt Flügel bzw. Steuerflächen, die in die Einlaßleitung eirgebracht sind, um in dem Kühl;trom eine Rotationsbewegung .u induzieren, so daß die Brennerwände von den Kühlgasen umspült werden und die Wände somit einen maximalen Schutz vor Überhitzung erhalten. Der Kühlstrom wird durch die Brennerflamme erwärmt, und bedingt durch die Turbulenz, wird er schließlich mit den Verbrennungsgasen von der Flamme vermischt. Es kann wünschenswert sein, Vorrichtungen vorzusehen, um dieses Vermischen zu verzögern und durch die Küjilgase eine maximale Abschirmwirkung zu erreichen. Dies kann durchgeführt werden, indem man zwischen der Kühlstromeinla:--öffnung und der Flamme eine wärmebeständige, ringförmige Ur mantelung anbringt, so daß die Ummantelung sich in den Reaktionsraum in dem Brenner in longitudinaler Richtul bezogen auf die Flamme, erstreckt.
  • Es ist wünschenswert, daß sich der Kühlstrom und die Flamme bestandteile ergänzen und reduzierende Gase der gewünschten Zusammensetzung ergeben; dann kann der Kühlstrom in den Brenner koaxial, bezogen au die Flammengase, durch Öffnwlgen injiziert werden, die so gebaut sind, daß Turbulenz entsteht, so daß schließlich ein wirksames Vermischen der Gasströme in dem Reaktionsraum in dem Brenner erfolgt, d.h. nach dem Brenner selbst, wie oben diskutiert wurde.
  • Durch Regulierung der Anteile und der Temperatur des Küghlgasstroms, bezogen auf die Reaktionsteilnehmer der Flamme, kann die Endtemperatur der gemischten Gase auf den gewünschten Wert für die Reaktion, üblicherweise ungefähr 1200 bis 1400°C, regulirt werden.
  • Um den Sauerstoffverbrauch zu vermindern, können alle oder ein Teil der Bestandteile, die in den Brenner eingeführt werden, vor dem Eintritt in den Brenner erwärmt werden. Für die Vorerwärmung der Bestandteile kann man irgenawelche geeigneten Vorrichtungen wie röhrenförmige, 3and- oder Kieselbrennöfen verwenden. Die Temperatur, auf die diese Bestandteile erwärmt werden solten, beträgt üblicherweise über 300°C und bevorzugt von 700 bis 12000C, Der Kohlenwasserstoff und das Gas, das Kohlendioxyd und/oder Wasserdampf enthält, werden bevorzugt jeweils vor oder nach dem Mischen auf eine Temperatur von 700 bis 12000C erwärmt. Es soll bemerkt werden, daß die Bestandteile des Kühlstroms auch noch die Flammenprodukte abküh'en können, selbst wenn sie auf diese ober Temperaturgrenze vorerwärmt wurden. Dies ist möglich, da die Oxydation der Kohlenwasserstoffe bei der Bildung eines reduzierenden Gases wie oben bei den Umsetzungen (3) und (4) stark endotherm verläuft und dies eine eingebaute Kühlwirkung für die se ergibt.
  • Es ist wünschenswert, die Produktgase (die Flammenprodukte, vermischt mit dem Kühlstrom) von dem Partialverbrennungsbrenner über einen geeigneten Katalysator zu leiten, um die Umsetzungen, bei denen die reduzierenden Gase gebildet werden, zu vervollständigen. Die Verwendung eines solchen Katalysators ist gut bekannt, aber der Katalysator verliert schnell seine Aktivität, bedingt durch die Abscheidung von kohlenstoffhaltigem Material darauf.
  • Es wurde gefunden, daß diese Schwierigkeit vermindert werden kann, indem man den Katalysator regeneriert, indem man die Oxydationsgaskomponente des Kühlgasstroms verwendet, bevor diese Komponente in den Partialverbrennungsbrenner eingeführt wird. Zwei oder mehrere Katalysatorkammern sind mit den Gasströmen, die zu und von dem PartIalverbrennugsbrenner führen, verbunden, so daß, wenn eine oder mehrere Kammern verwendet werden, um die Vervollständigung der Reaktionen, bei denen die Gase gebildet werden, zu katalysieren (d.h. der Gase, die von dem Brenner austreten), eine oder mehrere andere KaInmern gleichzeitig durch die oxydierende Komponente des Kühlstroms, der in den Brenner eingeführt wird, regeneriert werden können. Das letztere Verfahren wird beispielsweise erzielt, indem man Gichtgas (von einer Eisenerzreduktionsanlage, welches geeigneterweise auf eine Temperatur über 7000C erwärmt wird) durch die Katalysatorkammer bzw. die Katalysatorkammern auf ihrem Weg an den Partialverbrennungsbrenner leitet. Das kohlehaltige Material in dem verbrauchten Katalysator wird abgebrannt und der regenerierte Katalysator kann dann wieder in den Betrieb eingeschaltet werden, während der Strom von Gichtgas gleichzeitig zu einer anderen Kammer, die verbrauchten Katalysator enthält, umgeleitet wird. Dieser cycllsche Betrieb wird fortgesetzt, indem man das Umschalten von Kammer zu Kammer wiederholt. Wenn die gesamte oder ein Teil der Kohlenwasserstoffkomponente der Kühltröne zusammen mit der oxydlerenden Kcmponente vorliegt, während sie durch die Katalysatorkammer bzw. -kammern geleitet wird, kann der Anteil an Oydationsmittel so reguliert werden, daß man einen ausreichenden Sauerstoffgehalt erhält, um das kohlenstoffhaltige Material auf dem Katalysator zu oxydieren. Der Katalysator kann ebenfalls in erwärmten, röhrenförmigen Einheiten anstelle von Katalysatorkammern vorhanden sein.
  • Ein geeigneter Katalysator kann verwendet werden, um die B ldung von reduzierenden Gasen zu aktivieren; beispielsweise sind Nickelverbindungen besonders geeignet.
  • Eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
  • Fig. 1 ist ein Querschnittsschema eines Partialverbrennungsbrenners zusammen mit einer schematischen Darstellung eines Brennerbeschickungssystems für die Verwendung in einem Hochofen und Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie II-II des in Fig. 1 gezeigten Brenners.
  • GemäB Fig. 1 und 2 weist der Partialverbrennungsbrenner 10 einen Körper 11 mit kreisförmigem Querschnitt und einem zylindrischen Gehäuse 12 auf, welches mit feuerfestem Material ausgekleidet ist, wodurch ein Reaktionsraum 50, der sich horizontal von dem Körper 11 erstreckt, eingehüllt wird. Der Brenner 10 besitzt eine Abnahmelettung 51 für die teilweise verbrannten Gase (wie schematisch dargestellt ist), die mit dea Brennergehäuse 12 am Ende des Gehäuses, welches von dem Brennerkörper 11 entfernt ist, verbunden ist. Eine zylindrische, wärmebeständige Ummantelung 13 ist an dem Körper 11 angebracht und liegt innerhalb des Gehäuses 12, so daß ein kreisförmiger Raum 22 zwischen der Ummantelung 13 und dem Gehäuse 12 gebildet wird.
  • Der Brennerkörper 11 umfaßt einen Hals 14, der innerha'b der Ummantelung 13 hervortritt. Eine Sauerstoffeinla2ö1?fnung 15 läuft diametral durch eine Wand des Brennerkörpers 11 und -verbindet mit einem itantel 16 innerhalb des Körpers 11.
  • Sauerstofföffnungen 17 sind in Intervallen um den Umkreis des Mantels 16 angebracht und tangential auf die Oberfläche des Mantels 16 gerichtet. Eine Brennstoffeinlaßöffnung 18, verbunden mit einem Brennstoffjet 19, ist zentral innerhalb des Körpers 11 angeordnet.
  • Eine kreisförmige Leitung 20 umgibt den Körper 11. Düsen 21 sind um die Leitung 20 angeordnet und in den kreisförmigen Raum 22 zwischen der Ummantelung 13 und dem Gehäuse 12 gerichtet.
  • Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird das Brennerversorgungssystem 23, das verschiedene Untersysteme enthält, die jeweils beschrieben werden, näher erläutert.
  • Ein Brennstofföllagerungstank (nicht gezeigt) ist über die Rohrleitung 24 mit einem Ölerhitzer 25 verbunden. fler Ö1-erhitzer 25 ist seinerseits über die Rohrleitung 26 mit dem Brennstoffeinlaß 18 des Brenners verbunden.
  • Eine Rohrleitung 27 für Sauerstoff verbindet einen nicht gezeigten Sauerstoffvorrat mit dem Sauerstofferhitzer 28. Eine weitere Rohrleitung 29 verbindet den Sauerstofferhitzer 28 mit der SauerstoffeiiaI3öffnung 15 des Brenners.
  • Eine Naturgas-Rohrleitung 30 verbindet mit einem Erhitzer 31 für Naturgas, der seinerseits über die Rohrleitung 32 und ein Ventil 33 mit einer Leitung bzw. einer Verzs-eigwlg 34 verbtinden ist. Die Verzweigung 34 ist über die Rohrleitung 35 mit der kreisförmigen Leitung 20 verbunden, die den Bremierkörper 11 umgibt.
  • Ein Kompressor oder ein Gebläse 37 besitzt einen Einlag 35 für Gichtgas aus dem Hochofen. Der Auslaß von dem Gebläse 37 ist mit einem Erhitzer 38 für das Gichtgas verbunden und der Auslaß von dem Erhitzer 38 ist mit der Rohrleitung 39 verbunden. Die Rohrleitung 39 ist an dem einen Ende mit der Rohrleitung 32 über das Ventil 40 und am anderen Ende mit den Rohrleitungen 41 und 42 verbunden. Die Rohrleitung 41 verläuft über ein Ventil 43 zu einer ersten Katalysatorkammer 44, während die Rohrleitung 42 durch das Ventil 45 zu einer æweiten Katalysatorkammer 46 verläuft. Die erste und die zweite Katalysatorkammer 44 und 46 sind an ihren Auslaßöffnungen silber Ventile 47 und 48 verbunden, so daß jeae Katalysatorkammer mit der Auslaßrohrleitung 49, die zu der Verzweigung 34 führt, verbunden werden kann.
  • Die Auslaßleitung 51 für das Produktgas aus dem Brenner 10 ist mit den Rohrleitungen 52 und 53 verbunden. Die Rohrleitung 53 enthält ein Ventil 54 und führt zu einem (nicht gezeigten) Hochofen. Die Bohrleitung 52 spaltet sich in zwei weitere Rohrleitungen 55 und 56, die zu der ersten und zweiten Katalysatorkammer 44 bzw. 46 fuhren. Jede Leitung 55 und 56 besitzt ein Ventil 57 bzw. 58. Die Katalysatorkammern 44 und 46 besitzen Auslaßrohrleitungen 59 bzw. 60 für partialverbranntes Gas, die sich treffen und eine gemeinsame Rohrleitung 61 zu dem Hochofen bilden. Rohrleitungen 59 und 60 enthalten Ventile 62 bzw. 63.
  • Der Betrieb des Brenners 10 und des Beschickungssystems 27 wird nun im einzelnen näher erläutert.
  • .1 Die Ventile 33, 43, 47, 58 und 63 sind in offenem Zustand und die Ventile 40, 45, 48, 54, 57 und 62 sind in geschlossenem Zustand.
  • Brennöl wird in dem Ölerhitzer 25 erwärmt und längs der Rohrleitung 26 zu der Brennstoffeinlaßöffnung 18 für den Brenner geleitet, wo es aus dem Brennstoffjet 19 als feines Spray austritt. Sauerstoff wird in den Sauerstofferhitzer 28 über die Rohrleitung 27 eingeführt und der erwärmte Sauerstoff wird in den Brennersauerstoffeinlaß 15 über die Rohrleitung 29 eingeführt. Der erwärmte Sauerstoff betritt den Mantel 16 und tritt über die Öffnungen 17 aus, um sich mit dem Spray aus Brennstofföl von dem Bre.mnstoffjet 19 zu vermischen.
  • Diese Mischung wird entzündet und reagiert innerhalb des Reaktionsraums 50. Der Sauerstoff, der die Öffnungen 17 verläßt, erlangt eine Rotationsbewegungskomponente, verstärkt durch die Form und Größe des Brennhalses 14, was ein turbulentes und inniges Vermischen mit dem Brennstoffb'lspray zu einem frühen Zeitpunkt und somit einen kurzen Flan.mena kegel an dem Brennerhals 14 ergibt.
  • Zur gleichen Zeit wird Naturgas längs der Rohrleitung 30 in den Erhitzer 31 eingeleitet und somit längs der Rohrleitung 32 zu der Verzweigung 34. Ebenfalls wird Gichtgas aus dem Hochofen in das Gebläse 37 über die Rohrleitung 36 eingeführt und wird durch den Erhitzer 38 gezwungen, bevor es über die Rohrleitungen 39 und 41 in die erste Katalysatorkammer 44 geleitet wird. Die Katalysatorkammer 44 enthalt zu diesem Zeitpunkt verbrauchten Katalysator, d.h. Katalysator, der mit kohlehaltigem Material beschichtet ist. Das kohlehaltige Material wird von dem Katalysator durch die Oxydation mittel in dem heißen Gichtgas aus dem Hochofen abgebrannt und der Katalysator wird so regeneriert. Das Gichtgas strömt dann von der Katalysatorkammer 44 über das Ventil 47 und über die Rohrleitung 49 zu der Verzweigung 34; Hier wird das erwärmte Gichtgas mit erwärmtem Naturgas vermischt und längs der Rohrleitung 35 in die kreisförmige Leitung 2V, die den Brennerkörper 11 umgibt, geführt. Die gemischten Gase, die bemerkbar kühler sind als die Verbrennungsgase, die in dem Reaktionsraum 50 gebildet wurden, betreten den kreisförmigen Raum 22 zwischen der Ummantelung 13 und dem Gehäuse 12 über die Düsen 21. Die Düsen 21 sind in einem geringen Winkel, bezogen auf die Richtung der Brennerachse, angebracht, so daß die Kühlgase das Brennergehäuse 12 mit einer Rotationsbewegung überstreichen. DIese Kühlgase bilden einen Mantel, der die Innenwande des Gehäuses 12 von den sehr heißen Verbrennwlgsgasen über eine Entfernung schützt, die größer ist als der Verlauf der Ummantelung 13.
  • Jedoch vermischen sich die Kühlgase und die Verbrennungsgase schließlich und reagieren und bilden ein Produktgas, welches chemisch reduzierende Eigenschaften aufweist.
  • Dieses Produktgas verläßt den Brenner über die Abnahmeleitung 51.
  • Um die chemisch reduzierenden Eigenschaften des Produktgases aus dem Reaktionsraum 50 des Brenners 10 zu verstärken, wird das Gas über eine Nickelverbindung geleitet, die als Katalysator bei der Umwandlung von Bestandteilen in dem abgenommenen Gas zu chemisch reduzierenden Gasen wirkt.
  • Nach dem Verlassen des Brenners über die Abnahmeleitung 51 wird das Produktgas über Rohrleitungen 52 und 56 durch ein Ventil 58 in eine zweite Katalysatorkammer 46 geleitet. Das reduzierende Gas verläßt die Katalysatorkammer 46 durch die Auslaßrohrleitung 60, geht durch das Ventil 63 hindurch und wird über die Rohrleitung 61 in den Hochofen zurückgeführt, wo es verwendet wird, um Eisenerz zu Eisen zu reduzieren.
  • Wenn der Katalysator in der zweiten Katalysatorkammer 46 verbraucht oder mit kohlenstffhaltigem Material überzogen wird, wird er regenerie-t, indem man Gichtgas über ihn leite';. Beim normalen Betrieb werden daher die Katalysatorkammern 44 und 46 zu vorbestimmten Intervallen ausgetauscht, so daß jede Kammer in dem Produktgasstrom während einer Zeit verbleibt, die durch die Aktivität des Katalysators bestimmt wird. Die Katalysatorkammern 44 und 46 werden durch ein zeitreguliertes, automatisches Servosystem umgeschaltet, welches die erforderlichen Ventile öffnet und schließt.
  • Beim Ändern des oben beschriebenen Zustandes werden die Ventile 43, 47, 58 und 63 geschlossen und gleichzeitig werten die Ventile 45, 48, 57 und 62 geöffnet, Nun folgen die Produktgase aus der Rohrleitung 52 der Rohrleitung 55 über das Ventil 57 und treten in die erste Katalysatorkamme-- 44 ein und dann passieren sie zu dem Hochofen über die Abnahmerohrleitungen 59 und 61. Das erwärmte Gichtgas wird nun längs der Rohrleitung 42 in die zweite Katalysatorkammer 46 und in die Rohrleitung 49 geleitet und zu der Verzweigung 34 geführt.
  • Wenn eine katalytische Umwandlung der ProduktOase richt erforderlich ist, können die Katalysatorkammorn 44 und 46 übergangen werden. Dies erfolgt, indem man das Ventil 54 öffnet und die Ventile 57 und 58 schließt, so daß die Produktgase direkt über die Leitung 53 in den Hochofen strömen können. Zur gleichen Zeit wird das Ventil 40 geöffnet und die Ventile 43 und 45 werden geschlossen, so daß das heiße Gichtgas direkt zu der Brennerverzwc-igung 34 zusammen mit dem erwärmten Naturgas geleitet wird.
  • Wenn ein nennenswertes Vermischen der Kühlgase und der Verbrennungsgase gefordert wird, kann die Brennerummantelung 13 durch eine kürzere Ummantelung ersetzt werden, wie es durch die gestrichelte Linie in Fig. 1 dargestellt ist.Das ermöglich daß die Kühlgase mit den turbulenten Verbrennungsgasen zu einem früheren Zeitpunkt sich zu vermischen beginnen.
  • Die Düsen 21 können etwas gegenüber der Brennerachse geneigt sein, um dieses frühe Vermischen zu unterstützen.
  • Bekannte Partialverbrennungsbrenner können für die Verwendung bei der vorliegenden Erfindung modifiziert werden, indem man sie mit Einrichtungen ausrüstet, um einen koaxialen Mantel aus Kuhlgasen um die Reaktionsteilnehmer in dem Brenner vorzusehen, und indem man sie bevorzugt mit einer Ummantelung ausrüstet, um einen koaxialen Raum zwischen dem Brennergehäuse und der Ummantelung zu definieren bzw. zu begrenzen, wobei die Kühlgase in diesen Raum eingeführt werden.

Claims (15)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zum Betrieb eines Brenners, in dem ein Kohlenwasserstoffbrennstoff mit molekularem Sauerstoff umgesetzt wird, wobei eine Gasmischung gebildet wird, die chemisch reduzierend wirkt, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die- Reaktionsteilnehmer in dem Brenner von einen koaxialen Mantel aus Kühlgase umgeben sind, die durch Mischen eines Kohlenwasserstoffs mit einem Gas, welches Kohlendioxyd und/oder Wasserdampf enthält, gebildet werden.
  2. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Reaktionsteilnehmer gut mit den Kühlgasen vermischt werden, bevor sie den Brenner verlassen, um ein Produktgas zu bilden.
  3. 3. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Produktgas über einen Katalysator, bevorzugt eine Nickelverbindung, geleitet wird, um die Reduktionseigenschaften des Gases nach dem Verlassen des Brenners zu erhöhen.
  4. 4. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Katalysator durch Gichtgas aus einem Hochofen oder einer anderen Reduktionsanlage für Eisenerz bei einer Temperatur über 700°C regeneriert wird.
  5. 5. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dß die Temperatur des Produktgases auf ungefähr 1200 bis 14000C reguliert wird.
  6. 6. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , da3 das Gas, das Kohlendioxyd und/oder Wasserdampf enthält, Sich gas aus einem Hochofen oder einer anderen Anlage für die PCdukti0n von Eisenerz ist.
  7. -7. Verfahren gernäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß dor Kohlenwasserstoff 1 bis 13 Kohlenstoffatome enthält.
  8. 8. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß man als Kohlenwasserstoffgas Naturgas verwendet.
  9. 9. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kiih'-gase einen Sauerstoffgehalt besitzen, der höher ist als der, der für eine optimale autogene Reaktion erforderlich rist, und daß die Reaktionsteilnehmer einen Sauerstoffgehalt besitzen, der niedriger ist als der, der für eine optimale autogene Reaktion erforderlich ist.
  10. 10. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kühlgase einen Sauerstoffgehalt besitzen, der niedriger ist als der, der für eine optimale autogene Reaktion erforderlich ist, und daß die Reaktionsteilnehmer einen Sauerstoffgehalt besitzen, der höher ist als der, der für eine optimale autogene Reaktion erforderlich ist.
  11. 11. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der koaxiale Mantel aus Kühlgase eine Rotationsbewegung besitzt.
  12. 12. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch g e k e.n n z e i c h n e t , daß der Kohlenwasserstoff über 300°C erwärmt wird, bevor er mit dem Gas, welches Kohlendioxyd und/oder Wasserdampf enthält, vermischt wird.
  13. 13. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Gas, welches Kohlendioxyd und/oder Wasserdampf enthält, über 3000C erwärmt wird, bevor es mit dem Kohlenwasserstoff vermischt wird.
  14. 14. Verfahren gemaß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kohlenwasserstoff und das Gas, welches Kohlendioxyd und/odar Wasserdampf enthält, jeweils vor oder nach dem Mischen auf eine Temperatur von 700 bis 1200°C erwärmt werden.
  15. 15. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche bis 14, dadurch gek e n n z e ich ne t , daß die chemisch reduzierende Gasmischung, die in dem Brenner gebildet wird, anschließend bei einer Eisenerzreduktionsanlage als Beschickungsmaterial verwendet wird.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003022423A1 (de) * 2001-09-05 2003-03-20 Webasto Thermosysteme International Gmbh System zum umsetzen von brennstoff und luft zu reformat und verfahren zur montage eines solchen systems
WO2003072234A1 (de) * 2002-02-28 2003-09-04 Webasto Thermosysteme Gmbh Systeme zum umsetzen von brennstoff und luft zu reformat
US11149792B2 (en) 2014-03-31 2021-10-19 Skf Lubrication Systems Germany Gmbh Lubricant injector

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2904417A (en) * 1959-09-15 Process for the production of synthesis
CH429002A (de) * 1963-02-24 1967-01-31 Ghelfi Salvatore Brenner zur Verbrennung von wahlweise einem oder verschiedenen einspritzbaren Brennstoffen
DE1268302B (de) * 1957-02-28 1968-05-16 Shell Oil Co Einrichtung an einer Verbrennungsvorrichtung fuer fluessigen und/oder gasfoermigen Brennstoff

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2904417A (en) * 1959-09-15 Process for the production of synthesis
DE1268302B (de) * 1957-02-28 1968-05-16 Shell Oil Co Einrichtung an einer Verbrennungsvorrichtung fuer fluessigen und/oder gasfoermigen Brennstoff
CH429002A (de) * 1963-02-24 1967-01-31 Ghelfi Salvatore Brenner zur Verbrennung von wahlweise einem oder verschiedenen einspritzbaren Brennstoffen

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003022423A1 (de) * 2001-09-05 2003-03-20 Webasto Thermosysteme International Gmbh System zum umsetzen von brennstoff und luft zu reformat und verfahren zur montage eines solchen systems
US7357821B2 (en) 2001-09-05 2008-04-15 Webasto Ag System for converting fuel and air into reformate
WO2003072234A1 (de) * 2002-02-28 2003-09-04 Webasto Thermosysteme Gmbh Systeme zum umsetzen von brennstoff und luft zu reformat
US11149792B2 (en) 2014-03-31 2021-10-19 Skf Lubrication Systems Germany Gmbh Lubricant injector
US11859668B2 (en) 2014-03-31 2024-01-02 Skf Lubrication Systems Germany Gmbh Lubricant injector

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