DE2461078A1

DE2461078A1 - PROCESS FOR REDUCING POLLUTANTS DURING INCINERATION PROCESSES AND DEVICE FOR CONDUCTING THESE

Info

Publication number: DE2461078A1
Application number: DE19742461078
Authority: DE
Inventors: John W Bjerklie; Paul G Lahaye
Original assignee: Aqua Chem Inc
Current assignee: Aqua Chem Inc
Priority date: 1974-01-11
Filing date: 1974-12-23
Publication date: 1975-07-17
Also published as: DE2461078C2; ZA747776B; CA1042339A; IT1028056B; NL7415901A; JPS58111U; FR2257861B1; ES433324A1; US3868211A; FR2257861A1; GB1464169A; BE823312A; CH592846A5; JPS50102933A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung von Schadstoffen bei Verbrennungsvorgängen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for reducing pollutants in combustion processes according to the preamble of the main claim and a device for performing the method.

Die Erfindung beschäftigt sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Verminderung von Luftverschmutzungen, d. h. von Schadstoffen, wie von Stickoxid, Kohlenmonoxid, Kohlenstoffteilchen sowie unverbrannten Kohlenwasserstoffen in den Abgasen bzw. Schornsteingasen von Brennern für kohlenstoffhaltige und Kohlenwasserstoffbrennstoffe.The invention relates to a method and a device for Reducing air pollution, d. H. of pollutants, such as nitric oxide, Carbon monoxide, carbon particles and unburned hydrocarbons in the flue gases or chimney gases from burners for carbon and hydrocarbon fuels.

In neuerer Zeit wurde eine wesentliche Verbesserung im Hinblick auf eine Verminderung der vorstehend genannten Schadstoffe erzielt, die als radial gestufte Verbrennung bezeichnet wird, bei weicher Brennstoff in eine VerbrennungskammerRecently, there has been a major improvement in terms of reduction of the aforementioned pollutants achieved as radially graded Combustion is called when softer fuel is placed in a combustion chamber

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mit einem geringeren Luftanteil eingespritzt wird, wie er für eine stöchiometrische Verbrennung benötigt wird, so daß der VerbrennungsVorgang in einem Flammenkern stattfindet, der nahe beim Brenner einen relativ kleinen Durchmesser aufweist und sich mit seinem Fortschreiten in der Verbrennungskammer nach aussen ausdehnt. Da die Mischung im Kern brennstoffreich ist, verläuft der Verbrennungsvorgang in der Nähe des Brenners sehr unvollständig. Der gasförmige Kern ist daher erheblich kalter als er dann wäre, wenn die gesamte für den Verbrennungsvorgang notwendige Luft in den Treibstoff injiziert bzw. eingeblasen wäre. Die niedrigeren Temperaturen des Kerns sowie sein hoher Treibstoffgehalt zeigen das Bestreben, die Bildung von Stickstoffoxid zu behindern. Dies beruht teilweise auf dem in der Luft befindlichen Stickstoff, der sich vorzugsweise mit den Bestandteilen des Brennstoffs anstatt mit dem Stickstoff bei niedrigen Temperaturen und brennstoffreichen Bedingungen verbindet. Eine Schicht bzw. ein Mantel aus Luft wird desweiteren so injiziert bzw. eingeblasen, daß sie den Kern umgibt und umspült, wobei nur eine geringfügige Durchmischung in der Nähe des Brenners entsteht. Nachdem aus dem Kern einige Wärme abgeführt ist, während sich dieser durch die Verbrennungskammer bewegt, findet eine zunehmende Durchmischung der Kerngase und der die Ummantelungsschicht bildenden Luft statt, wobei die noch nicht verbrannten Bestandteile in dieser Stufe bei relativ niedrigen Temperaturen oxidiert werden, so daß die Stickstoffoxidbildung ebenfalls gehindert wird. Bei einigen Ausführungsformen von dieser Vorrichtung wird eine weitere, die Durchmischung fördernde Turbulenz von einem Gitter unterstützt, das in den Flammenweg an einer vom Brenner entfernten Lage eingebracht ist. Ein Teil der Verbrennungsluft kann auch durch das Gitter eingeblasen werden, so daß die Geschwindigkeit erhöht und die Turbulenz gesteigert wird, welche die Oxidation der brennbaren Bestandteile fördert, ohne daß eine merkbare Bildung von Stickstoffoxiden erfolgt, da die vollständige Oxidation vielmehr auf einer innigen Durchmischung als auf hohen Temperaturen beruht.is injected with a lower proportion of air, as is the case for a stoichiometric Combustion is needed so that the combustion process in one Flame kernel takes place, which has a relatively small diameter close to the burner and expands outward as it progresses in the combustion chamber. Since the mixture is fuel-rich in the core, it runs The combustion process near the burner is very incomplete. The gaseous core is therefore considerably colder than it would be if the entire for The air required for the combustion process is injected or blown into the fuel were. The lower temperatures of the core as well as its high fuel content show the tendency to hinder the formation of nitrogen oxide. This is due in part to the nitrogen in the air, which preferentially mixes with the constituents of the fuel rather than the nitrogen connects at low temperatures and fuel-rich conditions. A layer or a jacket of air is also injected or blown in, that it surrounds and washes around the core, with only slight mixing occurring in the vicinity of the burner. Having some heat from the core is discharged as it moves through the combustion chamber, there is an increasing intermixing of the core gases and the cladding layer forming air instead, the not yet burned components are oxidized in this stage at relatively low temperatures, so that the nitrogen oxide formation is also prevented. In some embodiments of this Device is a further, the mixing promoting turbulence supported by a grid that is in the flame path at a distance from the burner Location is introduced. Part of the combustion air can also be blown in through the grille, so that the speed increases and the turbulence is increased, which promotes the oxidation of the combustible components without a noticeable formation of nitrogen oxides takes place, since the complete Oxidation is based on thorough mixing rather than high temperatures.

Die vorstehend beschriebene Anordnung bewirkt eine Verminderung in den unverbrannten Feststoffen, wie Kohlenstoff und Stickstoffoxid. In einigen Verbrennungssystemen, wie sie in Kesseln verwendet werden, insbesondere bei der Verwendung von bestimmten Brennstoffarten, weisen die Abgase bzw. die Schornsteingase einen höheren Kohlenstoffanteil auf als dies erwünscht ist, der sich als Rauch äußert.The arrangement described above causes a reduction in the unburned Solids such as carbon and nitrogen oxide. In some combustion systems, How they are used in boilers, especially when using certain types of fuel, show the exhaust gases or the chimney gases a higher carbon content than is desirable, the manifests itself as smoke.

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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Rauchbildung sowie die Erzeugung von Stickstoffoxiden und anderen Schadstoffen in den Abgasen bzw. Schornsteingasen mittels eines Verfahrens zu vermindern, das sowohl auf den vorstehend beschriebenen Vorgang einer stufenweisen Verbrennung als auch auf weitere Verbrennungstechniken anwendbar ist. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst.The present invention is therefore based on the object of smoke formation and to reduce the generation of nitrogen oxides and other pollutants in the flue gases or chimney gases by means of a process that is applicable to both the step-wise combustion process described above and other combustion techniques. This task is solved by the subject matter of the main claim.

Mit der Erfindung erfolgt somit eine selektive Rückführung bzw. Imkreiseführung. des Ab- oder Schornsteingases.With the invention there is thus a selective return or in-circle guidance. of the flue or chimney gas.

Wesentliche Merkmale der Erfindung sind somit darin zu sehen, daß ein Anteil der für die Verbrennung vorgesehenen Luft, welche in die Brennkammer in verschiedenen Strömungen eingeblasen bzw. injiziert wird, mit gasförmigen Verbrennungsprodukten vermischt oder durch diese ersetzt wird, welche aus dem Abgas oder dem Gichtgas bzw. aus dem Rauchfang entnommen werden und im Kreislauf zurückgeführt, d. h. wieder durch die Verbrennungskammer geleitet werden. Im oder hinter der Verbrennungskammer stromab vom Brenner wird Kohlendioxid aus dem Abgas dazu gebracht, mit den Kohlenstoffteilchen in den gasförmigen Verbrennungsprodukten zu reagieren, so daß Kohlenmonoxid gebildet wird, das in späteren Stufen des Verbrennungsprozesses weiter zu Kohlendioxid oxidiert wird. Hierdurch wird der Kohlenstoff, der ansonsten zu einer sichtbaren Rauchemission aus dem Schornstein führen würde, vollständig oxidiert. Das Endergebnis beruht somit darin, daß durch die Verwendung des im Kreislauf zurückgeführten Abgases eine Steuerung des Rauches erreicht werden kann, die näher an der idealen oder stöchiometrischen Verbrennung der Luft liegt, als man dies bei einer Verbrennung mit Luft allein erhalten kann.Essential features of the invention are thus to be seen in the fact that a proportion of the air intended for combustion, which enters the combustion chamber in different Currents is blown or injected, mixed with gaseous combustion products or replaced by them, which from the exhaust gas or taken from the furnace gas or from the flue and returned to the circuit, d. H. be passed through the combustion chamber again. In or behind the combustion chamber, downstream of the burner, carbon dioxide is generated from the Exhaust gas is made to go with the carbon particles in the gaseous products of combustion to react so that carbon monoxide is formed which is further oxidized to carbon dioxide in later stages of the combustion process. This completely oxidizes the carbon, which would otherwise lead to visible smoke emissions from the chimney. The end result is based thus that through the use of the recirculated exhaust gas a control of smoke can be achieved that is closer to the ideal or stoichiometric combustion of the air than can be obtained from combustion with air alone.

Mit der Erfindung werden somit ein Verbrennungsverfahren und eine Vorrichtung geschaffen, bei denen Stickstoffoxide, Kohlenmonoxid, gasförmige und teilchenförmige Kohlenwasserstoffe sowie Kohlenstoff in dem Abgas erheblich vermindert werden im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, bei denen die gesamten, den Verbrennungsvorgang unterstützenden Gase gemeinsam bzw. vermischt, bzw. in enger Verbindung mit dem Brennstoff eingebracht werden.The invention thus provides a combustion method and apparatus created in which nitrogen oxides, carbon monoxide, gaseous and particulate hydrocarbons as well as carbon in the exhaust gas are significant are reduced compared to conventional methods, in which the entire, gases supporting the combustion process together or mixed, or be introduced in close connection with the fuel.

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Mit der Erfindung gelingt es desweiteren, das Kohlendioxid aus den Abgasen mit dem Kohlenstoff reagieren zu lassen, der auf einer unvollständigen Verbrennung beruht, und die gebildeten Verbrennungsprodukte mit Luftsauerstoff reagieren zu lassen, so daß der Kohlenstoff- und Kohlenmonoxidgehalt in dem Abgas vermindert wird.The invention also makes it possible to remove the carbon dioxide from the exhaust gases to react the carbon on an incomplete combustion based, and to allow the combustion products formed to react with atmospheric oxygen, so that the carbon and carbon monoxide content in the exhaust gas is reduced will.

Mit der Erfindung werden auch ein Verbrennungsverfahren und eine Vorrichtung geschaffen, mit denen es gelingt, die vorstehend genannte Luftverschmutzung, d. h. die genannten Schadstoffe in der Luft, minimal zu halten, ohne daß hierbei die Wirksamkeit des Verbrennungsvorganges nachteilig beeinflußt wird, indem man die Abgase selektiv im Kreislauf führt, wobei die zur Erreichung des erwünschten Ergebnisses im Kreislauf geführte Menge auf ein Minimum reduziert wird.The invention also provides a combustion method and apparatus created with which it is possible to reduce the above-mentioned air pollution, d. H. to keep the pollutants mentioned in the air to a minimum without doing this the efficiency of the combustion process is adversely affected by the exhaust gases being selectively circulated, which is necessary to achieve the desired result in the circulated amount is reduced to a minimum.

Mit der Erfindung gelingt es ferner, in den von einem Brenner für einen Treibstoff ausgehenden Abgasen den als Rauch auftretenden Gehalt an Kohlenstoffteilchen sehr klein zu halten, wobei gleichzeitig befriedigend niedrige Niveaus für die Stickstoffoxide in den Abgasen aufrechterhalten werden.The invention also makes it possible to use a burner for a fuel outgoing exhaust gases to keep the content of carbon particles occurring as smoke very low, while at the same time satisfactorily low levels for the nitrogen oxides to be maintained in the exhaust gases.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von speziellen Ausführungsformen anhand der beiliegenden Zeichnung ersichtlich.Further details and advantages of the invention will be apparent from the following Description of specific embodiments based on the accompanying drawing evident.

Fig. 1 zeigt einen Kessel, teilweise in aufgebrochenem Zustand, zur Erläuterung einer Verbrennungsvorrichtung, bei der die Erfindung verwirklicht ist.Fig. 1 shows a boiler, partially in a broken state, for explanation a combustion apparatus in which the invention is embodied.

Fig. 2 zeigt eine Teilansicht im Querschnitt von einer Verbrennungskammer und einem zugeordneten Brenner, welche für die erfindungsgemäße Rückführung von Abgas ausgebildet sind.Fig. 2 shows a partial cross-sectional view of a combustion chamber and an associated burner, which are designed for the recirculation of exhaust gas according to the invention.

Fig. 3 zeigt eine Ansicht, welche der von Fig. 2 entspricht, mit der Ausnahme, daß eine andere Brenneranordnung verwendet wird.FIG. 3 shows a view which corresponds to that of FIG. 2, with the exception that that a different burner arrangement is used.

Fig. 4 zeigt einen Teillängsschnitt von einer Verbrennungskammer, welcheFig. 4 shows a partial longitudinal section of a combustion chamber which

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sich zur Verwendung mit im Kreislauf zurückgeführten Abgasen eignet.is suitable for use with recirculated exhaust gases.

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine mit öffnungen versehene Platte, die in den Brennereinrichtungen der Fig. 2 und 3 verwendet wird, wobei die Platte so dargestellt ist, wie man sie sieht, wenn man in Richtung der Ebene 5-5 von Fig. 2 sieht.Fig. 5 shows a plan view of a plate provided with openings, the is used in the burner devices of Figs. 2 and 3, the Plate is shown as seen when looking in the direction of plane 5-5 of FIG.

Fig. 6 zeigt ein Diagramm, in dem die Verbrennungszeit gegen die Größe der Kohlenstoff teilchen aufgetragen ist, und zwar für verschiedene prozentuale Anteile des den VerbrennungsVorgang unterstützenden Kohlendioxids und der Luft.Fig. 6 shows a diagram in which the combustion time against the size of the Carbon particles is applied, namely for different percentages of the combustion process supporting carbon dioxide and the Air.

Die, Erfindung beruht auf einer Rückführung von abgasen aus dem Schornstein eines Brenners zu einem Lufteinlaß oder mehreren Lufteinlässen in der Verbrennungszone, welche den Brennstoff in Stufen unter verschiedenen gesteuerten Bedingungen verbrennt, die derart berechnet sind, daß sowohl der Gehalt an Kohlenstoff als auch an Stickstoffoxid in den Abgasen vermindert wird.The invention is based on a recirculation of exhaust gases from the chimney a burner to an air inlet or multiple air inlets in the combustion zone, which burns the fuel in stages under various controlled conditions calculated so that both the content carbon as well as nitrogen oxide in the exhaust gases is reduced.

Die Erfindung läßt sich auf eine Vielfalt von Brennern für Treibstoff anwenden. Sie soll im folgenden unter Bezugnahme auf Kessel- oder Dampfgeneratoren beschrieben werden, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind. Mit Ausnahme der Art und Weise", bei der der Brennstoff und die Gase für den Verbrennungsvorgang gehandhabt werden, entspricht der in Fig. 1 dargestellte Kessel im wesentlichen der herkömmlichen Bauart. Dieser Kessel dient zur Heißwasser- oder Dampferzeugung. Er enthält einen Mantel oder Gehäuse 10, welches eine Umhüllung für eine obere Trommel 11 und eine untere Trommel 12 bildet. Die Trommeln sJLnd miteinander über eine Mehrzahl von mit Wasser gefüllten Rohren 13 verbunden, welche auf der Vorderseite verlaufen, sowie mit einer weiteren Mehrzahl von nicht sichtbaren Rohren, die auf der rückwärtigen Seite verlaufen. Die Rohre enthalten Membranen oder Stehbleche 14, welche zwischen sie eingeschweißt sind, so daß ein Hohlraum entsteht, in dem die Hitze von den Rohren aus heißen Verbrennungsgasen erhalten wird, welche von einer Verbrennungskammer abgegeben werden, sowie von der Strahlung, die von der Verbrennungskammer ausgeht. Die Abgase werden nach Entzug des Hauptteils ihrer. Wärme zur Atmosphäre über einenThe invention can be applied to a variety of burners for fuel. It is to be described below with reference to boiler or steam generators as shown in FIG. With the exception of Art and way "in which the fuel and gases for the combustion process are handled, the boiler shown in Fig. 1 corresponds essentially to the conventional type. This boiler is used to generate hot water or steam. It includes a jacket or housing 10, which is an enclosure for a upper drum 11 and a lower drum 12 forms. The drums are together connected via a plurality of pipes 13 filled with water, which run on the front, as well as with a further plurality of non-visible tubes that run on the rear side. The tubes included Membranes or standing plates 14, which are welded between them, so that a cavity is created in which the heat from the pipes from hot combustion gases which are emitted from a combustion chamber, as well as from the radiation emanating from the combustion chamber. the Exhaust gases are removed after the main part of their. Heat to atmosphere via one

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Kamin 15 abgegeben, von dem lediglich ein Stück dargestellt ist.Chimney 15 delivered, of which only a piece is shown.

Das vordere Ende des Kessels, d. h. das aus der Sicht von Fig. 1 rechte Ende, enthält eine Luftkammer bzw. Luftverdichtungskammer 16, sowie eine Abgaskammer 17 für das im Kreislauf zurückgeführte Abgas. Die Abgaskammer 17 wird über eine Leitung 18 mit Abgas versorgt, welche in-den Schornstein 15 nahe an der Oberseite des Kesselgehäuses derart einmündet, daß aus dem Schornstein Abgase mit Temperaturen abgezogen werden, die zumindest in dem Bereich zwischen 60 C und 400 C liegen. Die Abgasleitung 18 kann ein Ventil 19 enthalten. Dieses Ventil ist in dem dargestellten Falle als manuell betätigtes Ventil angedeutet. Es versteht sich jedoch, daß auch eine automatische Ventilverstellung möglich ist. Ein Niederdruckgebläse 20 kann in einigen Fällen verwendet werden, um die Abgase aus dem Schornstein 15 in die Kammer 17 zu saugen.The front end of the kettle, i.e. H. the right end from the point of view of FIG. 1, contains an air chamber or air compression chamber 16 and an exhaust gas chamber 17 for the exhaust gas recirculated. The exhaust chamber 17 is Supplied via a line 18 with exhaust gas, which in-the chimney 15 close opens at the top of the boiler housing in such a way that exhaust gases are drawn off from the chimney at temperatures that are at least in the range between 60 ° C and 400 ° C. The exhaust line 18 may include a valve 19. In the case shown, this valve is a manually operated valve indicated. It is understood, however, that an automatic valve adjustment is possible. A low pressure blower 20 may in some cases be used to direct the exhaust gases from the chimney 15 into the chamber 17 suck.

Die Luftkammer 16 enthält in ihrem Inneren einen Ventilator 20¹, der von einem Motor 21 angetrieben wird. Der Ventilator 20' saugt Luft aus der Atmosphäre über ein Gitter 22 an und drückt die Luft nach unten in die Kammer 16, so daß sie über eine oder mehrere öffnungen eingeführt werden kann, welche zu einem Brenner für den Treibstoff gehören, der allgemein in Fig. 1 durch das Bezugszeichen 23 angedeutet ist. Der Brenner soll im folgenden noch näher beschrieben werden.The interior of the air chamber 16 contains a fan 20 ¹ which is driven by a motor 21. The fan 20 'sucks in air from the atmosphere via a grille 22 and pushes the air down into the chamber 16 so that it can be introduced via one or more openings which belong to a burner for the fuel, which is generally shown in FIG 1 is indicated by the reference numeral 23. The burner will be described in more detail below.

Die Brennkammer des Kessels enthält ein feuerfestes Gehäuse 25, das einen zylindrischen Innenraum 26 aufweist. Es versteht sich jedoch, daß die Brennkammer 25 nicht von einer Bauart sein muß, bei der der Innenraum mit einem feuerfesten Material ausgekleidet ist, sondern daß es sich vielmehr auch um einen Brenner handeln kann, der lediglich von den Rohren des Kessels gebildet wird. Die Brennkammer kann auch eine Brennkammer mit einem Wassermantel sein, welche nicht dargestellte innere und äußere Wandungen aufweist, zwischen denen Wasser strömt, so daß die von der Flamme im Inneren der Brennkammer ausgehende Wärme direkt über Strahlung und Konvektion absorbiert werden kann. Das Einlaßende für den Brennstoff und das Verbrennungsgas der Brennkammer 25 ist vorzugsweise konisch ausgebildet, wie dies durch das Bezugszeichen 27 angedeutet ist. Diese Konstruktion ist jedoch bezüglich der Anwendung der Grundprinzipien derThe combustion chamber of the boiler contains a refractory housing 25, which is a having a cylindrical interior space 26. It is understood, however, that the combustion chamber 25 does not have to be of a type in which the interior is lined with a refractory material, but rather that it is also can act as a burner, which is formed only by the tubes of the boiler. The combustion chamber can also be a combustion chamber with a water jacket, which has inner and outer walls, not shown, between which water flows so that the emanating from the flame inside the combustion chamber Heat can be absorbed directly via radiation and convection. The inlet end for the fuel and the combustion gas of the combustion chamber 25 is preferred conical, as indicated by the reference number 27. However, this construction is related to the application of the basic principles of

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vorliegenden Erfindung nicht unbedingt notwendig.present invention is not absolutely necessary.

Die Brennkammer 25 zeichnet sich bei diesem Beispiel dadurch aus, daß sie die Gase und den Brennstoff stufenweise verbrennt.In Übereinstimmung mit der Erfindung wird der Brennstoff in die Brennkammer 25 gemeinsam mit Luft oder Abgasen oder einer Mischung derselben eingeführt. Bei einer Stufe des Verbrennungsvorgangs verbrennt der flüssige Brennstoff, der mit einem erheblich geringeren Luftanteil injiziert wird, als dies für eine vollständige Verbrennung notwendig ist, als mittlerer Kern einer Flamme, wie dies durch den mittleren dichter schattierten Bereich in Fig. 1 dargestellt ist, der durch das Bezugszeichen 28 angezeigt ist. Die im Hinblick auf eine vollständige Verbrennung zu geringe Luftmenge in dem Kern 28 führt dazu, daß der Flammenkern in der Nähe des Brenners 23 eine relativ niedrige Temperatur aufweist, dort wo der Kern noch keiner wesentlichen Turbulenz unterworfen ist, die zu seiner Expansion und Diffusion mit Luft oder einem anderen, die Verbrennung untersetzenden Gas in der Kammer führt. Bei einem weiteren Fortschreiten des Kerns aus heissen Gasen im Inneren der Verbrennungskammer 26 wird Wärme auf die Wandungen der Feuerung übertragen, was primär durch Strahlung geschieht. Die Wärme wird anschließend an die Rohre 13 abgegeben. In diesem Bereich der Brennkammer findet eine stärkere Turbulenz und eine Expansion des Kernes statt und es erfolgt eine Vermischung mit der umgebenden Schicht bzw. Ummantelung aus Luft oder Abgasen, welche derart eingebracht bzw. injiziert werden, daß sie den Kern 28 umgeben, und sich mit diesem vermischen. Es ist nicht speziell bezweckt, die Abgase mit der Umhüllung oder der Ummantelung aus Luft zu.vermischen. Eine gewisse Vermischung ist jedoch unvermeidlich. Es zeigte sich, daß die Vermischung des Abgases mit der umhüllenden Luft nur eine minimale Auswirkung auf die erwünschten Ergebnisse in einem ökonomischen Verbrauch der Abgase zeigte. Diese Umhüllungs- oder Ummantelungsluft folgt dem Randbereich 29. Sie vermischt sich nahe dem Ausgangsende der Verbrennungskammer augenblicklich mit dem Gas des Kernes, das zurückgeführte Abgase sowie Produkte des teilweise verbrannten Brennstoffes enthält, wo nunmehr eine vollständigere Verbrennung stattfindet.The combustion chamber 25 is characterized in this example in that they the gases and fuel gradually burns in accordance with the Invention, the fuel is in the combustion chamber 25 together with air or Exhaust gases or a mixture thereof introduced. At one stage of the combustion process the liquid fuel burns at a significantly lower rate Air fraction is injected than is necessary for complete combustion, as the middle core of a flame, as is done by the middle the more densely shaded area indicated by reference numeral 28 in FIG. The one with a view to complete combustion too little air in the core 28 leads to the fact that the flame core in the vicinity of the burner 23 has a relatively low temperature where the core is not yet subjected to any significant turbulence leading to its expansion and diffusion with air or any other that slows down the combustion Leads to gas in the chamber. With a further advance of the core of hot gases inside the combustion chamber 26, heat is applied to the walls of the Transferring firing, which happens primarily through radiation. The heat is subsequently delivered to the tubes 13. In this area of the combustion chamber there is greater turbulence and expansion of the core and it takes place mixing with the surrounding layer or coating of air or Exhaust gases which are introduced or injected in such a way that they surround the core 28 and mix with it. It is not specifically intended that Mix exhaust gases with the covering or the covering of air. A certain However, mixing is inevitable. It was found that the intermingling of the exhaust gas with the surrounding air only has a minimal effect on the desired Showed results in an economical consumption of the exhaust gases. This wrapping or wrapping air follows the edge area 29. It mixes near the exit end of the combustion chamber instantly with the gas of the core, the recirculated exhaust gases and products of the partially burned Contains fuel, where now a more complete combustion takes place.

Ein spezifisches Ergebnis, das auf der Trennung bzw. Isolation des Luftmantels 29 von den heisseren, gasförmigen Verbrennungsprodukten in dem Kern 28 beruht,A specific result that is based on the separation or insulation of the air jacket 29 is based on the hotter, gaseous combustion products in the core 28,

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begründet sich darauf, daß der von der Luft erhältliche Sauerstoff in dem Kern das Bestreben zeigt, sich lieber mit den Kohlenwasserstoffen des Brennstoffes als mit dem Luftstickstoff zu verbinden, so daß in diesem ,Falle wesentliche Mengen von Kohlenmonoxid und etwas Kohlendioxid entstehen, jedoch relativ geringe Mengen der verschiedenen Stickstoff oxide.Zu diesem Zeitpunkt befindet sich desweiteren ein wesentlicher Anteil von unverbranntem Kohlenstoff in dem Flammenkern. Die geringe Herstellung von Stickstoffoxid beruht darauf, daß die brennstoffreiche Mischung im Kern 28 bei einer Temperatur abbrennt, die ausreichend unter 1375 C liegt, bei der die Reaktion zwischen Stickstoff und Sauerstoff gehemmt ist.is based on the fact that the oxygen available from the air in the Kern's endeavor shows preferring to deal with the hydrocarbons in the fuel than to combine with atmospheric nitrogen, so that in this case essential Amounts of carbon monoxide and some carbon dioxide are produced, however, relatively small amounts of the various nitrogen oxides. At this point it is located there is also a significant proportion of unburned carbon in the flame core. The low production of nitric oxide is based on that the fuel-rich mixture in the core 28 burns at a temperature which is sufficiently below 1375 C at which the reaction between nitrogen and oxygen is inhibited.

In dem stromab vom Brenner 23 gelegenen Bereich der Verbrennungskammer wird eine Vermischung der Luftummantelung 29 und der Gase des Kerns unterstützt, nachdem im wesentlichen Umfange Wärme aus dem Kern durch Strahlung und Konvektion abgeführt wurde. In diesem Falle verbindet sich der von dem Umhüllungsgas zur Verfügung stehende Sauerstoff mit dem meisten Kohlenstoff, anderen unverbrannten Kohlenwasserstoffen aus dem Brennstoff und Kohlenmonoxid, s.o daß eine vollständigere Verbrennung hervorgerufen wird, die jedoch ebenfalls bei einer erheblich niedrigeren Temperatur abläuft, als dies der Fall wäre, wenn die gesamte, für den VerbrennungsVorgang verwendete Luft mit dem Brennstoff zu . Beginn wie üblicherweise vermischt worden wäre. In dem vorliegenden Falle kann der vollständige Verbrennungsablauf erst dann erfolgen, nachdem ein wesentlicher Anteil der Wärme von dem Kern der Flamme abgeführt worden ist. Die Verbrennung des restlichen Kohlenmonoxids zu Kohlendioxid, sowie die Verbrennung von möglicherweise übrig gebliebenen unverbrannten Kohlenwasserstoffen erfolgt an einer Stelle, an der die Verbrennungsgase zerstreut bzw. verdünnt sind, und bei einer niedrigen Temperatur, so daß die Bildung von Stickstoffoxiden verhindert wird. Unter bestimmten Betriebsbedingungen ist es jedoch möglich, daß der von dem Treibstoff herrührende Kohlenstoff nicht vollständig oxidiert wird, was sich verständlicherweise dadurch äußert, daß die Abgase einen höheren Rauchanteil erhalten. Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer vollständigeren Verbrennung des Kohlenstoffs, ohne daß hierbei die guten, eine Stickstoffoxidbildung verhindernden Charakteristiken des stufenförmig verlaufenden Verbrennungsverfahrens verletzt bzw. gestört werden.In the area of the combustion chamber located downstream of the burner 23 aids in mixing the air jacket 29 and the core gases after substantial amounts of heat from the core by radiation and convection was discharged. In this case, the oxygen available from the enveloping gas combines with most of the carbon, other unburned Hydrocarbons from the fuel and carbon monoxide, so that a more complete combustion is produced, which, however, also with a significantly lower temperature than would be the case if all of the air used for the combustion process was added to the fuel. Beginning as would normally have been mixed. In the present case can the complete combustion process will only take place after a substantial Part of the heat has been dissipated from the core of the flame. The combustion of the remaining carbon monoxide to carbon dioxide, as well as the combustion of possibly remaining unburned hydrocarbons occurs at a point where the combustion gases are dispersed or diluted, and at a low temperature so that the formation of nitrogen oxides is prevented. However, under certain operating conditions it is possible that the carbon from the fuel is not completely oxidized, which is understandably manifested by the fact that the exhaust gases have a higher level Preserved smoke content. The present invention is concerned with a more complete one Combustion of the carbon without the good, one Nitric oxide formation preventing characteristics of the step-shaped Combustion process are injured or disturbed.

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Gemäß einer Besonderheit der Erfindung werden die Abgase im Kreislauf zur Brennkammer zurückgeführt, wobei diese Abgase primär in den Flammenkern zur Erreichung einer Steuerung der Rauchbildung injiziert werden. Die guten Ergebnisse, welche man bei einer Verringerung der Rauchemission durch den Schornstein 15 erhielt, dürften auf die Reaktion von CO (Kohlendioxid) in den zurückgeführten Abgasen mit den feinen Kohlenstoffteilchen in dem Plammenkern vor und nach der Diffusion zurückzuführen sein, so daß CO (Kohlenmonoxid) entsteht, das erfindungsgemäß später sauber zu C0„ verbrannt wird. Es ist bekannt, daß CO als Oxidationsmittel für Kohlenstoff verwendet werden kann und daß der Kohlenstoff in 1OO % CÖ_ mit einer Geschwindigkeit verbrennt, welche der Verbrennungsgeschwindigkeit in Luft entspricht. Wenn der CO„-Gehalt geringer als 1OO % ist, wie es der Fall ist, wenn das C0„ von dem Abgas erhalten wird, zeigte sich, daß dieser Anteil noch immer ausreicht, um kleine Teilchen in der Größenordnung von 1 pm in einer Zeitdauer von weniger als Io msek zu verbrennen, was rasch genug ist, um eine Verbrennung dieser Teilchen in Kesselfeuerungen zu erhalten. Kohlenstoffteilchen im Ruß, die von einer Verbrennung von gasförmigen Kohlenwasserstoffbrennstoffen herrühren, haben im allgemeinen eine Größe von 0,05 /um. Kohlenstoffteilchen, die von einer Verbrennung flüssiger Kohlenwasserstoffbrennstoffe herrühren, haben üblicherweise eine Größe, die von 1 bis 10 pm reicht, wobei einige Teilchen im Inneren von Brennstofftröpfchen gebildet werden. Die Beziehung zwischen der Verbrennungszeit gemessen in msek und der Größe der Kohlenstöffteilchen bei Anwesenheit von 25, 50 und 100 % C0„ und bei Anwesenheit von Luft für Kohlenstoffteilchen zwischen 0,01 und 10,0 pm ist grafisch in Fig. 6 dargestellt. Die Verbrennungszeiten werden basierend auf folgender Gleichung berechnet: According to a special feature of the invention, the exhaust gases are in the circuit for Combustion chamber returned, with these exhaust gases primarily in the flame core be injected to achieve smoke control. The good results that can be achieved with a reduction in smoke emissions by the Chimney 15 is likely to be due to the reaction of CO (carbon dioxide) in the recirculated exhaust gases with the fine carbon particles in the plasma core be returned before and after the diffusion, so that CO (carbon monoxide) is formed, which according to the invention is later burned clean to CO 2. It is known, that CO can be used as an oxidizing agent for carbon and that the carbon in 100% CO burns at a rate which corresponds to the rate of combustion in air. If the CO “content is lower than 100%, as is the case when the C0 "is obtained from the exhaust gas it was found that this proportion is still sufficient to remove small particles on the order of 1 μm in a period of less than Io msek to burn, which is fast enough to burn these particles in boiler furnaces. Carbon particles in the soot released by result from combustion of gaseous hydrocarbon fuels, generally 0.05 µm in size. Carbon particles released from resulting from the combustion of liquid hydrocarbon fuels are usually of a size ranging from 1 to 10 µm, with some particles are formed inside of fuel droplets. The relationship between the combustion time measured in msec and the size of the carbon particles in the presence of 25, 50 and 100% CO 2 and in the presence of air for Carbon particles between 0.01 and 10.0 µm are shown graphically in FIG. The burn times are calculated based on the following equation:

2 2
d =d -kt
ο2 2
d = d -kt
ο

Hierin bedeutet d = den Korndurchmesser zur Zeit t, d den ursprünglichen Korndurchmesser und t die Brennzeit, k bedeutet eine empirische Konstante für die Verbrennungsrate, die speziell von dem jeweils verwendeten Treibstoff und der Bedingung für den Verbrennungsvorgang abhängt.Here d = the grain diameter at time t, d the original Grain diameter and t the burning time, k means an empirical constant for the rate of combustion, which depends specifically on the particular fuel used and the condition for the combustion process.

Die in den Rechnungen zugrunde gelegten Werte von k wurden aus den DatenThe values of k used in the calculations were taken from the data

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entnommen, welche in dem Artikel "The Interaction Between Carbon and Carbon Dioxide and Oxygen at Temperatures Up to 3000 K" von E. S. Yolovinz und G. P. Khaustovich auf dem 8. International Symposium über Verbrennungsvorgänge im Jahre 1960 gegeben wurden.taken from the article "The Interaction Between Carbon and Carbon Dioxide and Oxygen at Temperatures Up to 3000 K "by E. S. Yolovinz and G. P. Khaustovich at the 8th International Symposium on Combustion Processes were given in 1960.

Bei der Verbrennung von Kohlenstoff in Luft oder CO erhält man eine maximale Verbrennungsrate in einem Temperaturbereich von 1200 bis 140O C. Bei 1300°C erreicht sie nahezu ihr Maximum. Oberhalb dieser Temperaturen, scheint sie im wesentlichen konstant zu bleiben.When carbon is burned in air or CO, a maximum is obtained Burn rate in a temperature range of 1200 to 140O C. At 1300 ° C it almost reaches its maximum. Above these temperatures, it appears in the essential to remain constant.

Es zeigte sich, daß bei einer Injektion bzw. bei einem Einblasen von im Kreislauf zurückgeführten Abgasen mit einer Temperatur von ungefähr 60°C bis 9O°c in die Verbrennungsgase sowohl wenig Rauch als auch wenig Stickstoffoxide erhalten wurden. Bei dem Verfahren erfolgt eine Vermischung der zurückgeführten Kohlendioxid enthaltenden Abgase in den Kern 28 von dem vorstehend beschriebenen Verfahren. Verschiedene Arten von Vorrichtungen für die Durchführung dieses Verfahrens, bei dem das Abgas zurückgeführt wird, sollen im folgenden beschrieben werden.It was found that in the case of an injection or a blowing in of in the circulation recirculated exhaust gases at a temperature of approximately 60 ° C to 90 ° C receive both little smoke and little nitrogen oxides in the combustion gases became. In the process, the recycled materials are mixed up Carbon dioxide-containing exhaust gases into the core 28 from that described above Procedure. Various types of devices for carrying out this process in which the exhaust gas is recirculated are described below will.

In Fig. 2 ist eine Art von einem Brenner 23 dargestellt, wie er in Verbindung mit einer Brennkammer 25 verwendet wird, welche ähnlich ist wie die in Fig. 1 dargestellte Brennkammer. Der Brenner von Fig. 2 enthält einen Düsenkörper 36 mit einer Spitze 35, aus der eine Mischung aus Brennstoff und einem eine Zerstäubung vornehmenden Gas, wie beispielsweise unter hohem Druck stehende Luft, zwecks Verbrennung in die Brennkammer 25 emittiert wird. Von dem entfernten, d. h. rückwärtigen Ende des Düsenkörpers 36 wird der Spitze 35 der Düse ein flüssiger Brennstoff über ein Rohr 37 sowie die Zerstäubungs- oder Verdampfungssubstanz über ein Rohr 38 zugeführt. Benachbart zu der Spitze 35 der Düse ist ein Hohlzylinder bzw. eine Hülse 39 angebracht, durch welche der Brennstoff in die Verbrennungskammer 25 hindurchgeschickt wird, in der er verbrennt. Die Hülse 39 kann auch weggelassen werden, ohne daß hierdurch die Rauchbildung in starkem Maße beeinflußt wird, wenn man ein Nr. 2-Heizöl verwendet. Hierdurch ändert sich jedoch die Farbe der Flamme von blau zu gelb. Die Hülse 39In Fig. 2 one type of burner 23 is shown as it is in connection is used with a combustion chamber 25 which is similar to the combustion chamber shown in FIG. The burner of FIG. 2 includes a nozzle body 36 with a tip 35, from which a mixture of fuel and an atomization performing gas, such as air under high pressure, is emitted into the combustion chamber 25 for combustion. From the distant d. H. At the rear end of the nozzle body 36, a liquid fuel is fed to the tip 35 of the nozzle via a pipe 37 and the atomizing or evaporation substance is supplied via a pipe 38. Adjacent to the tip 35 of the nozzle a hollow cylinder or a sleeve 39 is attached, through which the fuel is sent into the combustion chamber 25, in which it burns. The sleeve 39 can also be omitted without greatly affecting the formation of smoke when a No. 2 fuel oil is used. Through this however, the color of the flame changes from blue to yellow. The sleeve 39

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wird weggelassen, wenn man bei einer Verwendung von Nr. 2-Heizöl die Bildung von einem Koksansatz verhindern will. Luft und CO werden einzeln oder gemeinsam erfindungsgemäß durch die Hülse 39 eingeleitet, um die Verbrennung in dem Flammenkern zu unterhalten, der wie bereits in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 28 versehen ist. Diese den Verbrennungsvorgang unterhaltenden Gase werden durch eine Düsenplatte 40 eingebracht,.die eine Öffnung 41 aufweist. Die Proportionierung der Gase erfolgt hierbei auf eine Weise, wie sie weiter unten noch näher erläutert wird. Die Düsenplatte 40 erstreckt sich quer zu einem Hohlzylinder 42, der einen Bereich des Düsenkörpers umgibt, wobei sie im wesentlichen konzentrisch zu der Hülse 39 angebracht ist. Der rückwärtige Innenbereich 43 eines Hohlzylinders 42 ist so ausgebildet, daß er eine Zuführung von Luft, C0_ enthaltendem Abgas und Mischungen aus diesen Gasen in erwünschter Weise zu der Öffnung 41 ermöglicht. Die Luftströmung ist, wie bereits vorstehend erwähnt wurde, im Normalfalle so eingestellt, daß eine Luftmenge, die erheblich geringer ist als die stöchiometrische Luftmenge, dem Flammenkern 28 zugeführt wird, um auf diese Weise die Bildung von Stickstoffoxiden zu verhindern. Die Menge des im Kreislauf zurückgeführten, CO enthaltenden Abgases wird so eingestellt, daß die Oxidation oder die Verbrennung des in dem Kern 28 enthaltenen Kohlenstoffs unabhängig von der Verbrennungsluft erfolgt. Es wird daher CO„ in den Flammenkern 28 eingebracht, indem man Abgas für eine Reaktion mit dem Kohlenstoff in die Kernflamme zurückführt. Hierdurch wird Kohlenmonoxid in Mengen erzeugt, die erheblich größer sind, als dies der Fall wäre, wenn die gesamte Luft, die für die Verbrennung des Brennstoffes notwendig ist, mit dem ^Brennstoff in üblicher Weise vermischt eingebracht würde. Einige Kohlendioxid enthaltende Verbrennungsgase werden ebenfalls in den Kern zurückgeführt, und zwar als Ergebnis eines Venturi-Effekts, der in Nachbarschaft der Öffnung 41 an der Mündung 44 der Hülse 39 auftritt. Es kehrt somit ein Teil des CO enthaltenden Gases mit anderen Worten ausgedrückt um und strömt in Richtung des Pfeiles 54, wobei es durch den konzentrischen Bereich zwischen dem Zylinder 42 und der Hülse 39 hindurch und anschließend wieder in die Hülse eintritt und sich mit dem durch die Hülse hindurchgeschickten Brennstoff vermischt. Dies trägt in einem gewissen Umfang zu der Kohlenstoff- undis omitted when considering the formation when using No. 2 fuel oil want to prevent a coke deposit. Air and CO are used individually or together according to the invention introduced through the sleeve 39 in order to maintain the combustion in the flame kernel, which as already in FIG. 1 with the reference numeral 28 is provided. These gases, which maintain the combustion process, are introduced through a nozzle plate 40 which has an opening 41. The proportioning of the gases takes place in a way that will be explained in more detail below. The nozzle plate 40 extends transversely to a Hollow cylinder 42 surrounding a portion of the nozzle body, essentially is attached concentrically to the sleeve 39. The rear inner region 43 of a hollow cylinder 42 is designed so that it has a feed of air, C0_ containing exhaust gas and mixtures of these gases in more desirable Way to the opening 41 allows. The air flow is as before was mentioned, adjusted in the normal case so that an amount of air that is considerably less than the stoichiometric amount of air, the flame core 28 is supplied in order to prevent the formation of nitrogen oxides in this way. The amount of recirculated exhaust gas containing CO is set so that the oxidation or the combustion of the carbon contained in the core 28 takes place independently of the combustion air. CO 2 is therefore introduced into the flame core 28 by exhaust gas for a Reaction with the carbon returns to the core flame. As a result, carbon monoxide is produced in amounts that are considerably larger than the case would be if all the air is necessary for the combustion of the fuel is, with the ^ fuel would be introduced mixed in the usual way. Some combustion gases containing carbon dioxide are also returned to the core as a result of a venturi effect that is in the vicinity the opening 41 at the mouth 44 of the sleeve 39 occurs. It thus returns in other words, a part of the CO containing gas by and flows in the direction of arrow 54, being through the concentric area between the cylinder 42 and the sleeve 39 and then re-enters the sleeve and with the fuel sent through the sleeve mixed. This contributes to some extent to the carbon and

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CO -Reaktion bei. Da das gleiche Gas eine wesentliche Wärme enthält, trägt es in deutlicher Weise dazu bei, den Brennstoff im Inneren der Hülse ausgeglichen, d. h. auf Gleichgewicht zu verdampfen.CO reaction at. Since the same gas contains a substantial amount of heat, it contributes it clearly helps to balance the fuel inside the sleeve, d. H. to vaporize on equilibrium.

Der. symbolisch in Fig. 2 dargestellte Brenner 23 enthält stromauf den hohlen rückwärtigen Innenbereich 43, der dazu dient, Luft oder Abgas oder beides durch die öffnung 41 austreten zu lassen. Der hohle Innenbereich 43 mündet in eine weitere Kammer 45, die von der Abgaskammer 17 umgeben ist. Die Kammer 45 kann zylindrisch sein. Desweiteren kann sie mit einer Mehrzahl von öffnungen 46 versehen sein. Eine entsprechende Mehrzahl von Öffnungen 47 ist in einer drehbaren Hülse 48 angebracht, welche derart die Kammer umgibt, daß die Öffnungen 46 und 47 durch eine Drehung der Hülse 48 in und aus einer Lage bewegt werden können, in der sie miteinander fluchten. Da die Öffnungen 46 und 47 über den Umfang verteilt in bestimmten Abständen voneinander angeordnet sind, gelingt es, die Hülse 48 derart zu drehen, daß die öffnungen 46 oder 47 alternierend fluchten oder nicht fluchten, um auf diese Weise den Eintritt des Abgases in den rückwärtigen Innenbereich 43 zu steuern. Dies erlaubt eine Regelung bzw. Drosselung der dem Flammenkern 28 zurückgeführten Menge des Kohlendioxid enthaltenden Abgases.Of the. Burner 23 symbolically shown in Fig. 2 contains the hollow upstream rear inner area 43, which serves to allow air or exhaust gas or both to exit through the opening 41. The hollow inner region 43 opens into a another chamber 45 which is surrounded by the exhaust gas chamber 17. The chamber 45 can be cylindrical. Furthermore, it can have a plurality of openings 46 be provided. A corresponding plurality of openings 47 are rotatable in one Sleeve 48 attached which surrounds the chamber so that the openings 46 and 47 are moved into and out of position by rotation of the sleeve 48 in which they cursed each other. Since the openings 46 and 47 over the Circumferentially distributed at certain distances from one another, it is possible to rotate the sleeve 48 in such a way that the openings 46 or 47 alternate in alignment or not in alignment, in this way to prevent the exhaust gas from entering to control the rear interior 43. This allows a regulation or throttling of the amount of carbon dioxide that is returned to the flame core 28 Exhaust gas.

Man kann auch eine ausgewählte Menge von Verbrennungsluft aus der Öffnung 41 ausströmen lassen, welche dazu dient, die Verbrennung des an der Spitze 35 der Düse injizierten Treibstoffs in dem Kern 28 zu unterstützen. Zu diesem Zweck ist der Hohlzylinder 42 mit einer Mehrzahl von über den Umfang in Abständen verteilten öffnungen 51 versehen. Diese sind von einer Hülse 52 umgeben, in der ebenfalls eine Mehrzahl von über den Umfang in Abständen verteilten, radial verlaufenden öffnungen 53 angebracht ist. Die Hülse 52 kann so gedreht werden, daß die für die Unterhaltung der Verbrennung in dem Flammenkern 28 erwünschte Luftmenge zu der öffnung 41 gelangt.A selected amount of combustion air can also be drawn from the opening 41 which serves to assist the combustion of the fuel injected at the tip 35 of the nozzle in the core 28. To this The purpose is the hollow cylinder 42 with a plurality of spaced around the circumference distributed openings 51 are provided. These are surrounded by a sleeve 52, in which a plurality of radially extending openings 53 distributed over the circumference at intervals is attached. The sleeve 52 can be rotated so that those for the maintenance of the combustion in the flame kernel 28, the desired amount of air reaches the opening 41.

Die Luft wird von der unter Druck stehenden Luftkammer 16 erhalten, in der desweiteren ein Dämpfungsregler 55 vorgesehen sein kann, der im groben die Menge der von dem Gebläse 20 in die Luftkammer geförderten Luft regelt. AusThe air is obtained from the pressurized air chamber 16 in which Furthermore, a damping regulator 55 can be provided which roughly regulates the amount of air conveyed into the air chamber by the fan 20. the end

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der Luftkammer 16 strömt die Luft in einen Hohlraum 56 durch.eine Mehrzahl von öffnungen 57, die in der Gehäusewandung des Brenners angebracht sind und in eine Lage bzw. aus einer Lage, gebracht werden können, in der sie mit einer Mehrzahl von Öffnungen 58 fluchten, die in einer drehbaren Hülse 59 angebracht sind, welche dazu dient, die Luftzufuhr zu regeln»The air flows through the air chamber 16 into a cavity 56 through a plurality of openings 57, which are made in the housing wall of the burner and can be brought into a position or from a position in which they are with a A plurality of openings 58 are aligned and mounted in a rotatable sleeve 59 are used to regulate the air supply »

Von dem Zylinder 42 steht ein Flansch 6O in radialer Richtung ab, .der gemeinsam mit einer Platte 61 einen Hohlraum 56 für die Luft festlegt. Die Platte 61 ist mit Durchgangsöffnungen 62 versehen. Erfindungsgemäß wird ein großer Anteil der zur vollständigen' Verbrennung des Brennstoffes benötigten Luft der Verbrennungszone über die Mehrzahl der Durchgangsöffnungen 62 zugeführt, welche in· der Platte 61 angebracht sind. Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf diese Platte. Man erkennt auf der Platte die Öffnungen 62. Die Öffnungen können derart hergestellt sein, daß man das Plattenmaterial so durchlöchert, daß winkelmäßig ausgerichtete und axial verlaufende Rippen bzw. Schaufeln 63 entstehen. Diese Rippen 63 bewirken eine Ablenkung der durch die öffnungen ausgeblasenen Luft iil radialer Richtung von dem Flammenkern 28 hinweg, so daß eine sich schraubenlinienförmig fortpflanzende Umhüllung oder Luftschicht um den Kern entsteht. . Anstelle der speziell dargestellten, mit Durchgangsbohrungen versehenen Platte 61 kann irgendeine andere geeignete Einrichtung verwendet werden, um eine sich langsam drehende Luftschicht oder einen Luftmantel zu erzeugen, welcher dem Flammenkern 28 folgt und ihn über den Großteil der Verbrennungszone umgibt, bis schließlich eine Vermischung entsteht. In einigen Fällen kann diejRotationskomponente so gewählt werden, daß sie nahezu oder vollständig null wird. Es war bereits vorstehend erwähnt, daß nahe an dem Brenner 23 die durch die öffnungen der Platte 61 strömende Luft und die Kernflamme relativ gut voneinander getrennt bleiben, so daß man die Luftschicht als einen Mantel oder ' · eine Umhüllung bezeichnen kann. Bei einer weiteren Ausbreitung der Flamme, längs der Verbrennungszone kommt es jedoch zu einer deutlichen Vermischung zwischen Luft und Kern, nachdem die Wärme von dem letzteren abgeführt ist, so daß eine Verbrennung der unverbrannten Bestandteile bei einer Temperatur erfolgt, welche die Bildung von Stickstoffoxiden verhindert. Das Kohlendioxid aus dem Abgas reagiert mit dem in den Verbrennungszonen anwesenden Kohlenstoff, so daß im wesentlichen Kohlenmonoxid entsteht, das zuletzt zu KohlendioxidA flange 6O projects in the radial direction from the cylinder 42, which is common with a plate 61 defines a cavity 56 for the air. The plate 61 is provided with through openings 62. According to the invention, a large proportion will be the air in the combustion zone required for complete combustion of the fuel supplied via the plurality of through openings 62, which in the plate 61 are attached. Fig. 5 shows a plan view of this plate. The openings 62 can be seen on the plate. The openings can be produced in this way be that the plate material is perforated so that angularly aligned and axially extending ribs or blades 63 are formed. These Ribs 63 cause the air blown out through the openings to be deflected iil radial direction away from the flame kernel 28, so that one helical reproductive envelope or air layer around the core. . Instead of the specially shown ones with through-holes Plate 61, any other suitable means can be used to create a slowly rotating layer of air or an air jacket which the flame kernel 28 follows and it over the majority of the combustion zone surrounds until finally a mixture occurs. In some cases the rotation component be chosen so that it becomes almost or completely zero. It was already mentioned above that close to the burner 23 by the openings of the plate 61 flowing air and the core flame relatively well apart remain separate, so that the air layer can be seen as a mantle or can denote an envelope. If the flame spreads further, However, there is significant mixing along the combustion zone between air and core after the heat is removed from the latter, so that combustion of the unburned components at a temperature takes place, which prevents the formation of nitrogen oxides. The carbon dioxide from the exhaust gas reacts with the carbon present in the combustion zones, so that essentially carbon monoxide is formed, which ultimately becomes carbon dioxide

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oxidiert wird, bevor es wieder dem Schornstein zugeführt wird. Dies wird im folgenden noch näher erläutert.is oxidized before it is fed back into the chimney. This is done in the explained in more detail below.

Es versteht sich, daß .ein gewisser Anteil des Abgases durch die Öffnung in der Platte 61 eingeblasen werden kann, wenn man den Luftdruck und den Druck des Abgases in ihren entsprechenden Kammern 16 und 17 geeignet einstellt. Da die Luft oder Luft und CO enthaltenden Abgase in dem Mantel oder der Umhüllung 29 sich in der Verbrennungskammer vom Brenner hinweg bewegen und da sich der C0„-reiche Kern 28 in die gleiche Zone hin ausdehnt, entsteht eine gewisse Turbulenz und Vermischung, welche die Verbrennung der Restverbrennungsprodukte fördert. In dieser Zone beträgt die für eine' maximale Reaktion von C0„ und Kohlenstoff zur Erzeugung von CO benötigte Temperatur über 125O C, damit die CO-Bildung relativ groß ist.It goes without saying that. A certain proportion of the exhaust gas through the opening in the Plate 61 can be injected if the air pressure and the pressure of the exhaust gas in their respective chambers 16 and 17 are suitably adjusted. Since the Air or exhaust gases containing air and CO in the jacket or envelope 29 move away from the burner in the combustion chamber, and since the CO 2 -rich core 28 expands into the same zone, a certain amount is created Turbulence and mixing, which promotes the combustion of the residual combustion products. In this zone, the “maximum response of C0” and “ Carbon for the production of CO required temperature above 125O C, so that the CO formation is relatively large.

Es ist notwendig, das CO mit Sauerstoff enthaltendem Gas zu reagieren, um es wieder in CO„ umzusetzen, bevor die gasförmigen Verbrennungsprodukte abermals zu dem Schornstein und dann zur Atmosphäre gelangen. Stromab von der Zone, an der die maximale Reaktion zwischen CO. und Kohlenstoff erfolgt, findet eine weitere Abkühlung der Gase durch Strahlung und Konvektion statt. Es ist damit möglich, das CO abermals bei relativ niedrigen Temperaturen zu oxidieren, was dazu führt, daß das C0„ insgesamt bei Temperaturen erzeugt wird, welche nicht so hoch sind, als daß eine bemerkenswerte Bildung von Stickstoffoxiden auftritt.It is necessary for the CO to react with oxygen-containing gas in order to make it again to convert into CO "before the gaseous products of combustion again to the chimney and then to the atmosphere. Downstream of the zone at which the maximum reaction between CO. and carbon takes place, finds the gases are cooled further by radiation and convection. It is thus possible to oxidize the CO again at relatively low temperatures, which leads to the fact that the C0 "is generated overall at temperatures which are not so high as to show a remarkable formation of nitrogen oxides occurs.

Es zeigte sich, daß eine sorgfältige Durchmischung der Gase in einem weit stromab gelegenen Gebiet der Verbrennungszone zu einer Oxidation des CO bei den erwünschten Temperaturen führt. Dies geschieht durch eine Unterstützung der Vermischung von den Gasen durch materielle Hindernisse bzw. Zusetzungen oder durch eine Injektion von Sekundärluft in die Strömung der gasförmigen Verbrennungsprodukte oder durch beide Maßnahmen. Eine gute Turbulenz und Vermischung kann dadurch erhalten werden, daß man Schirme oder Gitter, die bisweilen als "Flammenhalter" (flame holder) bezeichnet werden, quer zu dem Verbrennungsprodukt Rost bzw. Gitter nahe dem Ende der Verbrennungskammer, wie in Fig. 4 dargestellt, einbringt. In Fig. 4 enthält die VerbrennungskammerIt turned out that a careful mixing of the gases in a far downstream area of the combustion zone leads to an oxidation of the CO at the desired temperatures. This is done through support the mixing of the gases through material obstacles or clogging or through an injection of secondary air into the flow of the gaseous Combustion products or by both measures. Good turbulence and mixing can be obtained by placing screens or grids, sometimes referred to as "flame holders", across the Combustion product grate near the end of the combustion chamber, as shown in Fig. 4, introduces. In Fig. 4, the combustion chamber contains

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einen Rost bzw. ein perforiertes Gitter 71 aus einem feuerfesten Material, das in den Strom des Verbrennungsgases an einer vom Brenner entfernten Lage eingebracht ist. Die Perforationen 72 in dem Gitter bewirken eine Geschwindigkeitszunahme des von der Verbrennungskammer strömenden Gases in Richtung auf die Abgabeseite. Hierdurch wird die Turbulenz auf der Außenseite der Kammer verstärkt, was zu einer vollständigeren Oxidation des Kohlenmonoxids und irgendwelcher anderer Verbrennungsyrodukte führt, die in den Verbrennungsgasen verbleiben können. Im allgemeinen erzeugt ein derartiges Gitter einen Druckabfall von ungefähr 0,3 %, bezogen auf den stromauf in dem Kessel gerade hinter dem Konus 27 herrschenden Druck bzw. eine Druckänderung von 5,08 cm (2 inch) Wassersäule für Kesselfeuerungen, deren Betrieb im wesentlichen unter Atmosphärendruck erfolgt, um die notwendige Turbulenz und Vermischung zu erzeugen.a grate or a perforated grid 71 made of a refractory material, the introduced into the stream of combustion gas at a location remote from the burner is. The perforations 72 in the grille cause the gas flowing from the combustion chamber to increase in velocity towards the Delivery side. This increases the turbulence on the outside of the chamber, resulting in more complete oxidation of the carbon monoxide and any other combustion products that remain in the combustion gases can. In general, such a grille creates a pressure drop of about 0.3% relative to that upstream in the boiler just behind pressure prevailing on cone 27 or a pressure change of 5.08 cm (2 inches) Water column for boiler furnaces which operate essentially under atmospheric pressure takes place to create the necessary turbulence and mixing.

In Fig. 2 ist eine Mehrzahl von parallel verlaufenden Rohren 64 dargestellt, die quer zu der Strömung des gasförmigen Verbrennungsprodukts angeordnet sind und dazu dienen, eine Vermischung der Gase hervorzurufen. Der Abstand zwischen den Rohren 64 ist derart gewählt, daß der Druckabfall nahezu dem vorstehend erwähnten Wert entspricht. Wenn die Verbrennungskammer 25 groß ist, kann die Erzeugung von einem Druckabfall allein nicht zu einer ausreichenden Durchmischung mit der Verbrennungsluft führen, so daß es zu keiner vollständigen Oxidation des Kohlenmonoxids und der anderen unverbrannten Produkte kommt. Es ist daher erwünscht, die Restluftmenge für die Verbrennung mittels der parallelen Rohre 64 einzuführen. Die parallelen Rohre 64 von Fig. 2 können mittels eines Rohrverteilers 65 verbunden sein, welche Luft über ein Rohr 66 beisyielsweise aus der Luftkammer 16 erhält. Wenn die Rohre 64 zur Injektion von Luft und nicht nur als Einrichtung zur Erzeugung eines Druckabfalls verwendet werden, sind diese mit Reihen von kleinen Löchern 67 an der stromab gelegenen Seite oder an allen Seiten versehen. Die Luft wird aus den Löchern zwecks Vervollständigung der Oxidation des Kohlenmonoxids und anderer verbleibender brennbarer Produkte ausgeblasen. Bei einigen Verbrennungsvorrichtungen sind zwei Stufen für die Sekundärluftinjektion erwünscht, wobei, wie in Fig. dargestellt, die Verbrennungskammer mit einem zweiten Satz von perforierten Rohren 68 versehen sein kann, die miteinander über einen Rohrverteiler 69 verbunden sind, welcher über ein Einlaßrohr 70 mit Luft versorgt wird.In Fig. 2, a plurality of parallel tubes 64 is shown, which are arranged transversely to the flow of the gaseous combustion product and serve to cause the gases to mix. The distance between the tubes 64 is chosen so that the pressure drop is close to that above mentioned value corresponds. If the combustion chamber 25 is large, the generation of pressure drop alone cannot result in sufficient mixing with the combustion air, so that there is no complete Oxidation of carbon monoxide and other unburned products occurs. It is therefore desirable to reduce the amount of air remaining for combustion by means of the to introduce parallel tubes 64. The parallel tubes 64 of FIG. 2 can by means of a pipe distributor 65, which receives air via a pipe 66, for example from the air chamber 16. When the tubes 64 for injection of air and not just used as a means of creating a pressure drop are provided with rows of small holes 67 on the downstream side or on all sides. The air comes out of the holes to complete the oxidation of carbon monoxide and other remaining ones flammable products blown out. In some combustion devices, two stages are desired for the secondary air injection, wherein, as shown in Fig. As shown, the combustion chamber may be provided with a second set of perforated tubes 68 which are connected to one another via a manifold 69 are connected, which is supplied via an inlet pipe 70 with air.

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Die Menge der über das zweite Rohr 70 zugeführten Luft ist üblicherweise kleiner als diejenige, die über das erste Rohr 66 zugeführt wird, da von den Rohren 68 im allgemeinen eine ausreichende Luftmenge abgegeben wird, die für die Vervollständigung der Oxidation von lediglich kleinen Mengen unvollständig oxidierter verbrennbarer Substanzen ausreicht.The amount of air supplied via the second pipe 70 is usually smaller than that which is supplied via the first pipe 66, since a sufficient amount of air is generally given off by the pipes 68, which for the completion of the oxidation of only small amounts of incompletely oxidized combustible substances is sufficient.

Die Sekundärluft für die Verbrennung von Kohlenstoff und anderen brennbaren Stoffen unter Turbulenzen und einer relativ niedrigen Temperatur in einer vom Brenner entfernten Zone kann auch durch die Öffnungen 73 hervorgerufen werden, die, wie in Fig. 4 dargestellt, in der Wandung der Verbrennungskammer angebracht sind. Diese Öffnungen können von einem Rohrverteiler 74 versorgt werden, der mit der Luftkammer 16 über eine geeignete, nicht dargestellte Leitungseinrichtung verbunden ist.The secondary air for the combustion of carbon and other combustibles Substances under turbulence and a relatively low temperature in a zone remote from the burner can also be caused by the openings 73, which, as shown in Fig. 4, are mounted in the wall of the combustion chamber. These openings can be supplied from a manifold 74 be connected to the air chamber 16 via a suitable line device, not shown connected is.

Das neue Verfahren, das von einer Rückführung von CO„-haltigem Abgas Gebrauch macht, kann in verschiedenen Bauarten von Brennern für flüssigen Brennstoff verwendet werden. Der vorstehend anhand von Fig. 2 beschriebene Brenaer eignet sich besonders gut für ein Verbrennen von stark flüchtigen Brennstoffen, wie beispielsweise Nr. 2-HeizöT, damit man einen geringen Gehalt von Kohlenstoffteilchen von CO und Stickstoffoxiden erhält, indem er eine geeignete Proportionierung der zurückgeführten Abgase und der Luft für den Verbrennungsvorgang durch die mit Öffnungen versehene Platte 61 sowie die Luftinjektionsgitter 64 und 68 ermöglicht,, oder indem er lediglich in einigen Fällen eine Turbulenz mit einem Druckabfall durch ein Gitter erzeugt. Andere Brennerkonstruktionen eignen sich besser für eine Verminderung von Kohlenstoff und Stickstoffoxiden in den Abgasen, wenn weniger flüchtige Brennstoffe, wie beispielsweise Nr. 6-Heizöl„ verwendet werden. Die praktische Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem eine Rückführung von Abgasen erfolgt, für einen derartigen Betrieb wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 3 näher erläutert.The new process, which uses the recirculation of exhaust gas containing CO “ power can be used in various types of liquid fuel burners. The Brenaer described above with reference to FIG. 2 is suitable particularly good for burning highly volatile fuels such as for example No. 2 HeizöT, so that one has a low content of carbon particles of CO and nitrogen oxides is obtained by having an appropriate proportioning the recirculated exhaust gases and the air for the combustion process through the apertured plate 61 and the air injection grilles 64 and 68, or by only in some cases having a Turbulence is created with a pressure drop through a grid. Other burner constructions are better suited for a reduction of carbon and nitrogen oxides in the exhaust gases when using less volatile fuels, such as No. 6 heating oil "can be used. The practical implementation of the Method according to the invention, in which exhaust gases are recirculated, for such an operation is explained in more detail below with reference to FIG.

In Fig. 3 ist der Brenner allgemein durch das Bezugszeichen 80 wiedergegeben. Der Brenner 80 enthält einen inneren Hohlzylinder 81, durch den Brennstpff sowie Luft für den VerbrennungsVorgang und Kohlendioxid enthaltendes Abgas in eine Verbrennungskammer 25' abgegeben werden. Der Außenbereich desIn FIG. 3, the burner is indicated generally by the reference numeral 80. The burner 80 includes an inner hollow cylinder 81 through which the fuel plug as well Air for the combustion process and exhaust gas containing carbon dioxide be discharged into a combustion chamber 25 '. The outside area of the

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Zylinders 81 ist von einem Eingangsgasverteiler oder einer Platte 84 umgeben, die eine Mehrzahl von Öffnungen 85 aufweist, welche dazu dienen, Luft in den Randbereich des Flammenkerns 86 auszublasen. Der Flammenkern 86 enthält, wie im vorstehend beschriebenen Fall, eine Mischung, die luftarm und brennstoffreich ist, so daß sie bei einer relativ niedrigen Temperatur verbrennt, was die Bildung von Stickstoffoxiden hindert.Cylinder 81 is surrounded by an inlet gas distributor or plate 84, which has a plurality of openings 85, which serve to air blow out into the edge area of the flame core 86. The flame core 86 contains, as in the case described above, a mixture that is low in air and is fuel-rich so that it is at a relatively low temperature burns, which prevents the formation of nitrogen oxides.

Die mit Öffnungen versehene Platte 85 bildet gemeinsam mit einem Flansch 87, der sich in radialer Richtung von dem rückwärtigen Ende des Zylinders 81 aus erstreckt, einen Hohlraum 88 für die Luft. Der Hohlraum 88 enthält zwei Ausgänge für die Luft, wobei der erste Ausgang in die Brennkammer 25 durch die öffnungen 85 in der Platte 84 führt, während der zweite Ausgang in das Innere des Zylinders 81 durch die öffnungen 89 in einen drehbaren, ringförmigen Schieber 90 führt. Die öffnungen 89 liegen in der gleichen Ebene wie die Mehrzahl der Öffnungen 91 im Zylinder 81', so daß, wie in dem vorstehend beschriebenen Falle, der ringförmige Schieber 90 durch eine Drehung die Bohrungen 89 und 91 in eine Lage oder aus einer Lage bringen kann, in denen die öffnungen 89 und 91 fluchten, so daß eine Regelung-der durch sie hindurchtretenden Luftströmung in das Innere des Zylinders 81 erfolgt. Die Luftzufuhr zu der Kammer 88 erfolgt von einer Luftkammer 92, in der mittels eines motorbetriebenen Ventilators oder Gebläses, wie es beispielsweise in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 20' dargestellt ist, ein Überdruck erzeugt wird. Die Luftströmung von der Luftkammer 92 zu dem Hohlraum 88 wird durch eine selektive Drehung eines ringförmigen Schiebers 93 geregelt, so daß dessen öffnungen 94 mehr oder weniger mit einer Mehrzahl von öffnungen 95 in einem stationären Ring 96 fluchten.The plate 85 provided with openings, together with a flange 87, which extends in the radial direction from the rear end of the cylinder 81, a cavity 88 for the air. The cavity 88 contains two exits for the air, the first exit into the combustion chamber 25 through the Openings 85 in the plate 84 leads, while the second exit into the interior of the cylinder 81 through the openings 89 in a rotatable, annular slide 90 leads. The openings 89 lie in the same plane as the majority of the openings 91 in the cylinder 81 'so that, as in that described above Trap, the annular slide 90 by rotating the bores 89 and 91 can bring into a position or from a position in which the openings 89 and 91 are aligned so that a regulation of the air flow passing through them takes place in the interior of the cylinder 81. The air supply to the chamber 88 takes place from an air chamber 92, in which by means of a motor-driven fan or blower, as it is for example in Fig. 1 with the reference number 20 ' is shown, an overpressure is generated. The air flow from the air chamber 92 to the cavity 88 is made by selective rotation of an annular Slide 93 regulated so that its openings 94 more or less with a A plurality of openings 95 in a stationary ring 96 are aligned.

Der in Fig. 3 dargestellte Brenner enthält eine im wesentlichen herkömmliche' Brennerdüse 97, der.ein Brennstofffluid über ein nur teilweise dargestelltes Einlaßrohr 98 zugeführt wird. Ein geeignetes Gas, wie beispielsweise Luft, das für ein Zerstäuben des dem Brenner zugeführten Treibstoffes dient, kann über ein Rohr 99 zugeführt werden. In einigen Fällen muß, wie es allgemein bekannt ist, ein Gas zum Zerstäuben nicht verwendet werden, und es gelingt, den Brennstoff lediglich dadurch zu zerstäuben, daß man ihn durch kleine nicht dargestellte öffnungen in der Spitze 97 der Düse hindurchpreßt.The burner shown in Fig. 3 contains a substantially conventional ' Burner nozzle 97, der.ein fuel fluid over a partially shown Inlet pipe 98 is supplied. A suitable gas, such as air, that serves to atomize the fuel fed to the burner, it can be fed in via a pipe 99. In some cases it must, as it is commonly known is, a gas cannot be used for atomization, and the fuel succeeds only to be atomized by the fact that it is through small not shown openings in the tip 97 of the nozzle presses through.

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Io —Io -

Durch die Öffnung 83 kann zurückgeführtes Abgas nun einem Hohlraum 100 so zugeführt werden, daß es den zerstäubten Brennstoff umgibt. Der Hohlraum 100 steht, wie in Fig. 3 dargestellt, in Verbindung mit einer Abgaskammer 17'. Die Strömung des Abgases von der Kammer 17' zu dem Hohlraum 100 und von dort durch die Gas- und Brennstoffaustrittsöffnung 83 wird abermals von einem schematisch dargestellten Drehbahnring 101 geregelt, der eine Mehrzahl von Öffnungen 102 aufweist, die mehr oder weniger zum Fluchten mit Öffnungen 103 in einer stationären Hülse 104 gebracht werden. Die Abgase werden unter Druck zu der Abgaskammer 17' von einem Rohr 18' zugeführt, das in Verbindung mit dem Schornstein 15, wie in Fig. 1 dargestellt, steht.Recirculated exhaust gas can now flow into a cavity 100 through the opening 83 be supplied so that it surrounds the atomized fuel. The cavity 100 is, as shown in Fig. 3, in connection with an exhaust chamber 17 '. the Flow of the exhaust gas from the chamber 17 'to the cavity 100 and from there through the gas and fuel outlet opening 83 is again shown schematically by one Rotary track ring 101 shown, which has a plurality of openings 102 having more or less aligned with openings 103 in a stationary Sleeve 104 are brought. The exhaust gases are supplied under pressure to the exhaust chamber 17 'from a pipe 18' which is in communication with the chimney 15, as shown in Fig. 1, is.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung wird die Verbrennung stufenweise, wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, durchgeführt. Es tritt eine relativ niedrige Verbrennungstemperatur in dem brennstoffreichen Flammenkern 86 auf, insbesondere benachbart zum Ausgang des Brenners. Ein Teil der für den Verbrennungsvorgang dienenden Luft wird der Verbrennungskammer 25' so zugeführt, daß er den Kern 86 umgibt. Dies geschieht mittels der Öffnungen 85 in der Platte 84. Diese Luft bewegt sich in einer Spirale mit großer Ganghöhe in Längsrichtung durch die Verbrennungskammer 25·. Es ist jedoch auch möglich, daß sie sich lediglich in Längsrichtung oder in axialer Richtung bewegt, um unmittelbar darauf eine Vermischung mit den Gasen im Kern 86 durchzuführen. Die Verbrennung verläuft in dem Kern 86 unvollständig und es entsteht eine erhebliche Menge von Rauchteilchen und CO. Da ein Teil der Wärme von dem Kern 86 über Strahlung und Konvektion abgeführt wird, erfolgt die Restverbrennung in der von dem Brenner entfernten Mischungszone mit Temperaturen, die niedrig genug sind, um zu verhindern, daß merkenswerte Anteile an Stickstoffoxiden entstehen. Das aus dem in den Flammenkern 86 injizierten Abgasen zur Verfügung stehende Kohlendioxid reagiert mit den Kohlenstoffteilchen im Kern längs des Weges sowie nahe an der Endvermischungszone, so daß ein hoher Gehalt an Kohlenmonoxid und einige Kohlenstoffteilchen in der ersten Stufe der Verbrennungskammer entstehen. Wenn später die Turbulenz und Durchmischung vollständiger wird, erfolgt eine Einführung von Sauerstoff aus der umgebenden Luftschicht oder aus einer von einer anderen Einrichtung zugeführten Luft, wobei dieser Sauerstoff mit dem Kohlenmonoxid reagiert und dieses in Kohlendioxid·umwandelt, bevor die gas-In the arrangement shown in Fig. 3, the combustion is gradual, such as in the embodiment described above. There occurs a relatively low combustion temperature in the fuel-rich flame kernel 86, particularly adjacent to the exit of the burner. Part of the for the Air serving the combustion process is supplied to the combustion chamber 25 'in such a way that that it surrounds the core 86. This is done by means of the openings 85 in the Plate 84. This air moves in a high pitch spiral in Longitudinal direction through the combustion chamber 25 ·. However, it is also possible that it moves only in the longitudinal direction or in the axial direction in order to to carry out a mixing with the gases in the core 86 immediately thereafter. The combustion in the core 86 is incomplete and significant Amount of smoke particles and CO. Since some of the heat is removed from the core 86 is discharged via radiation and convection, the residual combustion takes place in the mixing zone remote from the burner with temperatures that are low enough are to prevent significant amounts of nitrogen oxides from forming. That which is available from the exhaust gases injected into the flame core 86 Carbon dioxide reacts with the carbon particles in the core along the way as well as near the end mixing zone, creating a high level of carbon monoxide and some carbon particles arise in the first stage of the combustion chamber. When the turbulence and mixing become more complete later, oxygen is introduced from the surrounding air layer or from a air supplied by another device, this oxygen reacting with the carbon monoxide and converting it into carbon dioxide before the gas

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förmigen Verbrennungsprodukte zu dem Schornstein entweichen. Die verbleibenden Kohlenstoffteilchen werden an diesem Punkt ebenfalls verbraucht. Diese Reaktion findet abermals bei derart niedrigen Temperaturen statt, daß nur geringe Mengen an Stickstoffoxiden gebildet werden.shaped combustion products escape to the chimney. The remaining Carbon particles are also consumed at this point. This reaction takes place again at such low temperatures that only small amounts are formed on nitrogen oxides.

Es war bereits früher darauf hingewiesen worden, daß in denjenigen Fällen, bei denen die Gestalt der Verbrennungskammer oder deren Größe eine ausreichende Durchmischung für die Bildung einer vollständigen Verbrennung nicht ermöglichen, diese Durchmischung durch ein geeignetes Gitter gefördert werden kann. Eine derartige Einrichtung ist in Fig. 3 allgemein mit dem Bezugszeichen 106 dargestellt. In diesem Falle enthält das Gitter eine Mehrzahl von Rohren 107, die nebeneinander in einem ausreichenden Abstand angeordnet sind, so daß ein Druckabfall an dem Gitter entsteht. Ein Druckabfall von ungefähr 0,3 % des Feuerungsdruckes reicht im allgemeinen aus. Der Druckabfall kann jedoch auch etwas geringer oder etwas größer sein und bis zu 10 % des Feuerungsdruckes betragen. Dieser relativ kleine Druckabfall erhöht die Strömungsgeschwindigkeit des Gases und erzeugt selbstverständlich eine Turbulenz, die zu einer vollständigeren Reaktion zwischen dem Luftmantel und dem Kohlenmonoxid zur Erzeugung von ungefährlichem Kohlendioxid und zwischen Kohlenstoff und Luftsauerstoff unter weiterer Kohlendioxidbildung führt, wobei wegen der bei dieser Stufe des Verbrennungsvorgangs herrschenden Temperatur nur ein geringer Anteil an Stickstoffoxiden entsteht.It had already been pointed out earlier that in those cases in which the shape of the combustion chamber or its size do not allow sufficient mixing for the formation of a complete combustion, this mixing can be promoted through a suitable grid. One such a device is shown generally in FIG. 3 by the reference numeral 106. In this case, the grid contains a plurality of tubes 107 which are arranged side by side at a sufficient distance so that a pressure drop arises on the grid. A pressure drop of about 0.3% of the furnace pressure is generally sufficient. However, the pressure drop can also be a little less or slightly larger and up to 10% of the combustion pressure. This relatively small pressure drop increases the flow rate of the gas and naturally creates turbulence which leads to a more complete reaction between the air jacket and the carbon monoxide to generate harmless Carbon dioxide and between carbon and atmospheric oxygen leads to further formation of carbon dioxide, and because of this at this stage of the combustion process At the prevailing temperature, only a small proportion of nitrogen oxides arises.

Das Gitter 106 kann desweiteren Rohre 107 enthalten, die mit einer Mehrzahl von Perforationen versehen sind. Die Perforationen sind stromab oder quer zum Strom gerichtet und dienen dazu. Luft für den VerbrennungsVorgang zu injizieren, so daß die restlichen unverbrannten Produkte vollständig oxidiert werden. Die Rohre 107 können mit einem quer verlaufenden Rohrverteiler 108 verbunden sein, welchem ein sauerstoffhaltiges Gas über ein Rohr 109 zugeführt wird, das mit der Luftkammer 92 oder einer anderen geeigneten, nicht dargestellten Quelle für ein den Verbrennungsvorgang unterhaltendes Gas verbunden sein kann.The grid 106 may further include tubes 107 formed with a plurality of Perforations are provided. The perforations are directed downstream or across the stream and are used for this. To inject air for the combustion process, so that the remaining unburned products are completely oxidized. The pipes 107 can be connected to a transverse pipe manifold 108, to which an oxygen-containing gas is fed via a pipe 109 which is connected to the Air chamber 92 or other suitable source, not shown, for a gas maintaining the combustion process can be connected.

Das in Fig. 3 dargestellte Gitter 106 sowie die entsprechenden Teile von Fig. 2The grid 106 shown in FIG. 3 and the corresponding parts of FIG. 2

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können in einfacher Weise aus Wasser- oder Heizkanalgasrohren bestehen, welche einen Teil des Kessels oder anderer Wärmetauscherkomponenten bilden, solange die Rohre nahe am Ausgang der Verbrennungskammer 25 bzw. 25' angeordnet sind und einen ausreichenden Abstand aufweisen, um einen gewissen Druckabfall und damit eine Turbulenz zu erzeugen, welche zu der Durchmischung der Gase führt.can easily consist of water or heating duct gas pipes, which form part of the boiler or other heat exchanger components as long as the tubes are arranged close to the exit of the combustion chamber 25 or 25 ' and have a sufficient distance to allow for a certain pressure drop and thus to generate turbulence, which leads to the mixing of the gases.

Bei einigen nicht dargestellten Konstruktionen von Verbrennungskammern kann die rückwärtige Wandung der Verbrennungskammer stromab so heiß werden, daß sie die Zündung der gasförmigen Mischung aufrechterhalten kann, was zu einer Oxidation von irgendwelchen Restkohlenstoffen oder von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid führt, vorausgesetzt, daß ausreichend Luft zur Verfügung steht. Die Erfahrung zeigte, daß ein vollständiges Verbrennen der gasförmigen und teilchenförmigen Verbrennungsprodukte dann erhalten wird, wenn die Temperatur der rückwärtigen Wandung über 982 C liegt und wenn der Druckabfall von der Verbrennungskammer in dem Rohrkesselbereich ausreicht, um eine vollständige Durchmischung sicherzustellen.In some constructions of combustion chambers, not shown, can the rear wall of the combustion chamber downstream become so hot that they can maintain the ignition of the gaseous mixture, resulting in oxidation of any residual carbons or carbon monoxide to carbon dioxide, provided that sufficient air is available stands. Experience has shown that complete combustion of the gaseous and particulate combustion products is obtained when the temperature the rear wall is above 982 C and if the pressure drop is from the combustion chamber in the tubular boiler area is sufficient to ensure complete mixing.

Die Verhältnisse zwischen dem Luftmantel und dem zurückgeführten Abgas unterscheiden sich in Abhängigkeit von unterschiedlichen Brennerkonstruktionen und unterschiedlichen Brennstoffen, wie dies bereits erwähnt war. Im allgemeinen kann man sagen, daß die relative, dem Kern zugeführte Luftmenge und die zu den Öffnungen der Platten 61 oder 85 zugeführten Luftmengen zwischen Einstellungen variieren können, bei denen nahezu die gesamte Luft durch die Platten hindurchtritt, bis zu Einstellungen, bei denen mehr als die Hälfte direkt in den Kern mit dem zerstäubten Brennstoff geht. In einem Falle werden lediglich 40 % der für eine stöchiometrische Verbrennung notwendigen Luft durch die Öffnungen der Platte und zu dem Kern eingeführt, wobei der Rest von den Gittern 106 ausgeht. Der Strom des im Kreislauf zurückgeführten Abgases war gleich dem Kern zusätzlich der Luftströmung durch die Öffnungen der Platte. Eine starke Rückführung von Kohlendioxid enthaltenden Abgasen in dem Flammenkern, bei dem die Massenströmungen der zurückgeführten Gase nicht über 50 % der dem Kern und den Öffnungen der Platte zugeführten Luftströmung betrug, führte bei einer sehr geringen Luftmenge im Kern zu einer geringen Rauchbildung und zu sehr geringen Anteilen von Stickstoffoxiden in den Abgasen.The relationships between the air jacket and the recirculated exhaust gas differ depending on different burner designs and different fuels, as already mentioned. In general the relative amount of air supplied to the core and the amount of air supplied to the openings of the plates 61 or 85 can be said to be between adjustments can vary, in which almost all of the air passes through the plates, to settings where more than half goes straight into the core with the atomized fuel. In one case, only 40% the air necessary for stoichiometric combustion through the openings the plate and to the core, with the remainder extending from the grids 106. The flow of recirculated exhaust gas was equal to that Core also the air flow through the openings in the plate. A strong Recirculation of exhaust gases containing carbon dioxide in the flame core, in which the mass flows of the recirculated gases do not exceed 50% of that of the core and the air flow supplied to the openings of the plate resulted in one very small amount of air in the core leads to low smoke formation and to very low levels Fraction of nitrogen oxides in the exhaust gases.

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Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem die Abgase in dem brennstoffreichen Kern gemeinsam mit einer kleinen Luftmenge und dem Gesamtbrennstoff eingebracht werden, eine wirksame Maßnahme zur gleichzeitigen Steuerung der Stickstoffoxide und des Rauches darstellen. Eine gewisse zusätzliche Überwachung bzw. eine Steuerung der erzeugten Stickstoffoxide ergibt sich für höher flüchtige Brennstoffe, indem man die Sekundärluft geeignet entsprechend Fig. 2 auf das erste Gitter 64 oder auf das zweite Gitter 68 verteilt. Mit Brennstoffen von geringer Flüchtigkeit, wie sie beispielsweise für eine Verwendung in dem Brenner von Fig. 3 vorgesehen sind, ist es möglich, auf das zweite Gitter zu verzichten, so daß man im Normalfalle lediglich ein erstes Gitter 106 für die Zuführung der Sekundärverbrennungsluft benötigt. Typische Verhältnisse für die verschiedenen, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verwendung kommenden Gase ergeben sich aus der folgenden Tabelle I, in der die Mengen unter der mit Fig. 2 bezeichneten Kolonne typisch für hoch flüchtige Brennstoffe sind, wie sie bei einem Brenner der in Fig. 2 gezeigten Konstruktion zur Verwendung kommen. Die mit Fig. 3 überschriebene Spalte gibt typische Beispiele für gering flüchtige Brennstoffe wieder, die vorzugsweise in einem Brenner der in Fig. 3 dargestellten Bauart verwendet werden. Es versteht sich für den Fächmann, daß die Luftmengen und die Mengen des zurückgeführten Abgases für den jeweils verwendeten Brennstoff so eingestellt werden müssen, daß man einen minimalen Gehalt an Stickstoffoxiden und Kohlenmonoxid sowie an unverbrannten Kohlenwasserstoffen in dem Abgas erhält. In Tabelle I bezieht sich die Angabe "%" auf den gesamten Massenstrom der von dem Verbrennungssystem zur Atmosphäre abgegebenen Abgase, d. h. nach Abzug der zurückgeführten Abgase.In summary, it can be stated that the method according to the invention at which the exhaust gases in the fuel-rich core together with a small amount of air and the total fuel are an effective means of controlling nitrogen oxides and smoke at the same time. One certain additional monitoring or control of the nitrogen oxides produced is obtained for more volatile fuels by applying the secondary air to the first grille 64 or to the second grille in a suitable manner according to FIG. 2 68 distributed. With fuels of low volatility, such as those intended for use in the burner of FIG. 3, it is possible to do without the second grid, so that in the normal case only a first grille 106 is required for the supply of the secondary combustion air. Typical conditions for the various, in the case of the invention Processes for the gases used can be found in Table I below, in which the amounts under the column designated by FIG are typical of highly volatile fuels such as those used in a burner of the construction shown in FIG. The overwritten with Fig. 3 Column gives typical examples of low volatile fuels, which are preferably used in a burner of the type shown in FIG be used. It goes without saying for the specialist that the air volumes and the quantities of recirculated exhaust gas for the respective fuel used must be adjusted so that there is a minimum content of nitrogen oxides and carbon monoxide as well as unburned hydrocarbons in the exhaust gas. In Table I, "%" refers to the total Mass flow rate of exhaust gases emitted from the combustion system to atmosphere, d. H. after deduction of the recirculated exhaust gases.

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TabelleTabel II. 22 Fig.Fig. 33 Fig.Fig. 3030th %
25%
25th %
20 -%
20 - 1515th O -O - 1010 5 -5 -

Zurückgeführtes Abgas im Kern 20 - 30
Luft im KernRecirculated exhaust gas in the core 20-30
Air in the core

Im Inneren der Verbrennungszone zurückgeführtes Gas 5-10 0 Recirculated gas inside the combustion zone 5-10 0

Durch die Öffnungen der Plat- ,Through the openings of the plat-,

te hindurchtretende Luft 30 - 50 40 - 50th air passing through 30 - 50 40 - 50

Durch das erste Gitter abgegebene Luft 30 - 50 ungefähr 50Air discharged through the first grille 30-50 approximately 50

Durch das zweite Gitter abgegebene Luft ' 50-0 O - 10Air released through the second grille '50-0 O - 10

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verbrennen eines Brennstoffs in einem Flammenkern mit einer Beimischung von Kohlendioxid enthaltendem Abgas war vorstehend im einzelnen unter Bezugnahme auf spezielle Brenner und Verbrennungskammerkonstruktionen beschrieben worden. Es versteht sich, daß diese Erläuterungen beispielshalber und nicht beschränkend zu verstehen sich und daß das erfindungsgemäße Verfahren in verschiedenen Arten von Verbrennungsvorrichtungen zur Anwendung kommen kann. Es versteht sich desweiteren, daß verschiedene Bemessungsmündungen und Öffnungen und andere Bauelemente, die als einstellbar beschrieben wurden, auch mit einer festen Einstellung ausgebildet sein können, so daß diejenigen Merkmale, welche die Verstellung betreffen, u. U. bei der tatsächlichen Ausbildung nicht gefunden werden.The inventive method for burning a fuel in one Flame core with an admixture of exhaust gas containing carbon dioxide was above in detail with reference to specific burners and combustion chamber designs has been described. It goes without saying that these explanations are to be understood as exemplary and not restrictive and that the method according to the invention in different types of combustion devices can be used. It is also understood that various design openings and openings and other components, which have been described as adjustable, can also be designed with a fixed setting, so that those features which affect the adjustment, possibly not in the actual training being found.

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Claims

_: 1. Process for the reduction of pollutants in combustion processes, in particular nitrogen oxides, carbon monoxide, carbon and other particles in the exhaust gases resulting from the combustion of fuel consisting essentially of hydrocarbons, in the case of the fuel quantity and in an upstream area of a combustion zone an amount of air can be introduced, the amount of air being significantly smaller than the amount of air that is required for complete combustion of the fuel, in order to prevent a reaction between the oxygen in the air and the available nitrogen, the oxygen in the air reacting with the hydrocarbons to form carbon can, characterized in that a certain amount of the carbon dioxide-containing exhaust gas is introduced at the same time in order to react mit.dem carbon to form carbon monoxide and that additional air enters a downstream region of the zone is carried out after the core has given off some of its heat, so that this promotes the oxidation of the remaining carbon and carbon monoxide to carbon dioxide.

2. The method according to claim 1, characterized in that the flow of the Core is ignited and that the temperature of the flame core in .dem upstream located area of the combustion zone is below a temperature value at which noticeable amounts of nitrogen oxides are formed.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the additional intended amount of air substantially equal to the difference between the amount of air required for complete combustion of the fuel and that with the Fuel to form the flame core is the amount of air introduced.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that

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that the amount of exhaust gas introduced with the fuel is about 10 to 30% of the total mass flow from burning the fuel under exhaust gases generated under the given conditions.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that the gaseous combustion products generated in the combustion zone are passed through a device for generating a pressure drop, so that the speed of the products and their Turbulence can be increased in order to thereby improve their mixing and thus get a more complete combustion.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that that the fuel is introduced into a combustion zone in finely divided form is that the additional amount of air is introduced such that it is increasingly distributed and mixed with the combustion products of the core downstream after the core has given off some of its heat to thereby to oxidize residual carbons and carbon monoxide contained therein into carbon dioxide at temperatures at which the reaction between nitrogen and oxygen is suppressed.

7. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that the introduction of the additional air takes place in an upstream area for mixing to a limited extent with the flow of the core as well as in a downstream area for more thorough mixing with the same and for a dilution of the gases in the flow of the Core after the gases flow through the core given off some of their heat and are less rich in combustibles than they were upstream.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that that inside a region of the hot gaseous combustion products from the upstream region of the core even further upstream and in proximity is brought to the fuel in order to vaporize the fuel and for the

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To prepare verb burning.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that that those with the fuel in the upstream. Ranges of the flow of air introduced into the core in a range of about 5 to 15% of the total mass flow of the exhaust gases emitted via the chimney, which occurs when the fuel is burned under the given conditions can be obtained.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that that the amount of air which is introduced into the gas flow containing an additional air for mixing with the flow of the core is 30 to 50% the mass flow of the flue gases discharged through the chimney is which when the fuel burns under the conditions mentioned.

11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that that a third amount of air is continuously introduced for swirling and mixing with the gaseous products of combustion downstream of the area where there is substantial mixing of the additional air and the Combustion products of the current from the core takes place.

12. The method according to claim 11, characterized in that this third amount of air is approximately 0 to 50% of the total mass flow of the exhaust gases, which when the fuel burns under the given conditions.

13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that a fourth Amount of air is continuously introduced for swirling and mixing even further downstream with the gaseous combustion products, which from result from a mixture of the second amount of air.

14. The method according to claim 12, characterized in that the fourth air

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amount approximately 0 to 50% of the mass flow released through the chimney of exhaust gases is.

15. The method according to any one of claims 1 to 3, in particular for incineration of liquid fuels with high specific gravity, characterized in that the amount of the fuel in the downstream The area of the flow of the core of the amount of flue gases introduced is approximately 25% of the mass flow of the flue gases discharged via the chimney, which when the fuel burns under the given conditions.

16. The method according to claim 15, characterized in that the amount of additional Air introduced downstream to mix with the flow of the core, approximately 40 to 50% of the mass flow emitted via the chimney of exhaust gases that are produced when the fuel is burned under the given conditions.

17. The method according to claim 15 or 16, characterized in that the amount which in the flow of the core together with the fuel · and the carbon dioxide containing exhaust gas introduced air approximately 0 to 10% of the total mass flow of the exhaust gases, which result when the fuel is burned under the given conditions.

18. The method according to any one of claims 15 to 17, characterized in that that a first amount of air is continuously introduced for swirling and mixing with the gaseous products of combustion downstream of the area where there is substantial mixing of the additional air and combustion products in the flow of the core.

19. The method according to any one of claims 1 to 18, characterized in that that the additional air is introduced as a flow, which the flow of the core and flows in the same direction as it.

20. The method according to any one of claims 1 to 18, characterized in that that the exhaust gases flow into the core at a temperature of approximately

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60 to 400 ° C can be introduced.

21. Device, in particular for performing the method according to a of claims 1 to 20, for burning one consisting essentially of hydrocarbons formed fuel to achieve low levels of nitrogen oxides, carbon monoxide and unburned substances in the exhaust gases generated therefrom, characterized by a device (25) which defines a combustion zone and an outlet for the gaseous gases generated therein. Has combustion products, a burner (23) connected to the device (25) is coupled to define a combustion zone, the burner containing a device (36) which serves to feed fuel into to inject the zone, and a device comprising a plurality of Defines channels for a selective injection of the gases into the zone together with the fuel, wherein a first of the gas channels defines a device, which is designed to have a first gas at an upstream Place the injection device past this and this here surrounds it and allows it to flow simultaneously with the introduction of the fuel, to create an ignited core flow which progresses through the combustion zone and a second of the gas passages for introduction of a second gas is formed in the combustion zone simultaneously with the flow of the core, so that it can react with its constituents, as well by a device (17 with 20, 46 with 48) which serves to return to the first channel part of the gaseous exhaust gas products which originate from and originate from the burn in the zone.

22. The device according to claim 21, characterized by a device designed to introduce additional air into the combustion zone and is arranged, separately from the means defining the first gas passage, so that the additional air is substantially Part of the carbon monoxide reacts to form carbon dioxide.

23. Device according to one of claims 21 or 22, characterized in that that the fuel injector includes a nozzle which has an opening (42) directed into the combustion zone, the first of the channel defining means including a nozzle plate (40) which has an opening (41) which is aligned with the nozzle (36) so that a

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Flow along the combustion process maintaining gas with the finely divided fuel can to allow the formation of the core flow.

24. Apparatus according to claim 22 or 23, characterized in that the. the first of the devices defining the gas channels has one in alignment with the nozzle Cylinder (42) arranged with respect to the nozzle (36) so that the fuel and the carbon dioxide-containing gas together therethrough into the combustion zone can flow to form the core flow.

25. The device according to claim 24, characterized in that the nozzle plate (40) is perpendicular to the cylinder (42) and that the opening made therein allows the gases to the cylinder in order to direct the core flow to the combustion zone.

26. Device according to any one of claims 21 to 25, characterized in that that the devices which define the first and the second channel, with each other and with the device for the recirculation of the portion of the gaseous Combustion products of the exhaust gas are in communication, and that means between the means for recirculating the gas and the ducts is introduced, which serves to determine the amount of exhaust gas flowing into the channels to regulate.

27. Device according to any one of claims 21 to 26, characterized in that that a device in the flow of gaseous combustion products provided close to the exit of the means defining the combustion zone is, the interposed means having a plurality of openings for the passage of the gases so that there is an increase in speed and that a mixing of the gases from the flow of the core and that introduced into the combustion zone from the second channel Gases takes place, so that the oxidation of the carbon monoxide is increased, which is caused by the reaction of the carbon and de.s carbon dioxide in the core flow is produced.

28. Device according to any one of claims 21 to 26, characterized by

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a first grid (66) formed from tubes (64) which are a plurality of gas outlet openings (67), wherein the first grid (66) in the flow of gaseous combustion products is mounted away downstream of the burner and serves to convey oxygen-containing gas with this Mix flow.

29. The device according to claim 21, characterized in that the burner (80) contains a nozzle (97) which serves to feed finely divided fuel downstream directed into the combustion zone in that the first means for defining a duct is so constructed and arranged that it the combustion process supporting gases in generally downstream Direction surrounding the nozzle and that a device is provided is which of the means defining the first gas channel supplies a smaller amount of oxygen-containing air than it is for a stoichiometric one Combustion of the fuel is required.

30. The device according to claim 29, characterized in that the first device contains a chamber, which is used to that amount of air, which Is' less than the stoichiometric amount of air, and the carbon dioxide containing Take up gas, a device having an opening in this chamber, to allow the gaseous mixture to exit, and wherein the nozzle is aligned with the opening so as to feed the fuel substantially into the Middle of it gives off.

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