DE2510126C2 - Verfahren zum Verbrennen von gasförmigem oder gasförmigem und flüssigem Brennstoff in zwei Brennstoff-Luft-Gemischen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbrennen von gasförmigem oder gasförmigem und flüssigem Brennstoff gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der US-PS 37 29 285 ist es bekannt, zur Verringerung der NOx-Anteile in den Abgasen mit zwei Brennstoff-Luft-Gemischen zu arbeiten, und zwar mit einem über- und einem unterstöchiometrischen Gemisch. Dabei wurde von der Erkenntnis ausgegangen, daß ein Maximum an NOx etwa bei einem Luftverhältnis von 1,07 entsteht, während ober- und unterhalb dieses Wertes der NOx-Gehalt rapide abnimmt Alternativ wird bei diesem Stand der Technik vorgeschlagen, entweder beide Gemische vor oder nach Austritt aus den Düsen des Brenners zu bilden.

Im ersten Fall entstehen sogenannte Vormischflammen, während im zweiten Fall sogenannte Diffusionsflammen entstehen.

Es ist nun andererseits bekannt, daß die Flammenausbreitungsgeschwindigkeit am höchsten ist, wenn das Luftverhältnis bei etwa 0,9 bis 1,0 liegt Hier besteht somit eine erhöhte Flammenrückschlaggefahr. Unter- und oberhalb dieses Bereiches nimmt sie rapide ab. Beim Betrieb eines Ofens mittels Brenner wird, wenn die Brennerlast verringert werden soll, im allgemeinen das Luftverhältnis auf einen höheren Wert gebracht als bei Vollast

Demnach wird bei einem Brenner, bei dem zwei in der Brennstoffkonzentration sich unterscheidenden Vormischflammen verwendet werden, wenn die Brennerfüllung verringert wird, das Gesamtluftverhältnis ansteigen und demnach auch das Luftverhältnis der brennstoff reichen Mischung 1,0 erreichen. Dafür steigt aber die Flammenausbreitungsgeschwindigkeit an. Deshalb kann in diesem Zustand leicht ein Rückschlag auftreten.

Bei Diffusionsflammen, bei denen das Brennstoff-Luft-Gemisch nach Austritt aus den Düsen des Brenners gebildet wird, besteht keine Rückschlaggefahr.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die Gefahr eines Flammenrückschlages bei einer Verschiebung des Gesamtluftverhältnisses zu höheren Werten, also bei Erhöhung des Luftverhältnisses auch in dem an sich unterstöchiometrischen Gemisch, verringert ist.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung ergibt sich aus dem Anspruch 2.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß einerseits durch das Zwei-Stufen-Verfahren nur geringe NOx-Konzentrationen entstehen und daß gleichzeitig dadurch, daß das Brennstoff-Luft-

to Geroisch, das unterstöchiometrisch gebildet wird, als Diffusionsflamme brennt, bei einer Verschiebung des Luftverhältnisses im Sinne einer Erhöhung des Gesamtluftanteiles keine Gefahr eines Flammenrückschlages besteht

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von zwei, in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden.
Dabei zeigen die
Fig. 1 und 2 die Vorder- bzw. Schnittseitenansicht gemäß IV-IV eines Beispieles und die

Fig. 3 und 4 die Vorder- bzw. Schnittseitenansicht gemäß VI-VI eines anderen Beispieles des bei der Erfindung verwendeten Brenners.
Ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Brenner zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung zum Verbrennen eines Brenngases oder eines gasförmigen Brennstoffes verwendet wird, der durch Verdampfen oder Vergasen eines flüssigen Brennstoffs erzielt wird, wird mit Hilfe der F i g. 1 und 2 beschrieben.

In den Fig. 1 und 2 bilden die Düsen 1 und 2 einen Brenner, wobei die Düsen 1 zum Ausbilden einer Vormischflamme und die Düse 2 zum Ausbilden einer Diffusionsflamme dient Aus den Zuführrohren 3a und 3b wird den Düsen 1 gasförmiger Brennstoff zugeführt Der gasförmige Brennstoff wird in einem Mischer 5 mit Verbrennungsluft 4a gemischt (oder auch gemischt mit einem Verbrennungsabgas) und tritt über ein als Flammenhalter dienendes Gitter 7 aus. Eine Teilmischungseinrichtung 6,8 in der Düse 2 dient zum Mischen gasförmigen Brennstoffs aus dem Zuführrohr 5b mit einer kleinen Menge von Verbrennungsluft Ab (oder auch einem Verbrennungsabgas).

Die Luftströmungsgeschwindigkeit ist in den Düsen 1 und 2 so verschieden, daß das Luftverhältnis höher als 1 in der Düse 1 und niedriger als 1 in der Düse 2 ist.

Beim Brenner nach den F i g. 1 und 2 wird — wie erwähnt — ein gasförmiger Brennstoff, der aus dem Zuführrohr 3a bzw. 3b eingeführt woroen ist im Mischer 5 mit der Verbrennungsluft in einer Menge gemischt, die größer als die zum Verbrennen des gasförmigen Brennstoffs theoretisch notwendige Menge ist (z. B. liegt das Luftverhältnis innerhalb einem Bereich von 1,2 bis 1,4).

Die Mischung erzeugt in den Düsen 1 eine

Vormischflamme. In der Düse 2 wird in der Teilmischungseinrichtung 8 eine kleine Menge Verbrennungsluft und gleichzeitig Verbrennungsluft aus der Peripherie der Einrichtung 8 zugeführt um eine Diffusionsflamme auszubilden. Die Menge dieser Verbrennungsluft ist in der Summe kleiner als die theoretisch zum Verbrennen des gasförmigen Brennstoffs aus dem Brennstoffzuführrohr 5b notwendige Menge (z. B. ein Luftverhältnis von 0,5 bis 0,8). Dieser Brenner enthält also sowohl die Düsen 1, zum Ausbilden einer Vormischflamme als auch die Düse 2 zum Ausbilden einer Diffusionsflamme. Demnach ist der Verbrennungszustand stets stabil. Außerdem ist der Aufbau sehr einfach und der Brenner kann sehr leicht an einer

Verbrennungskammer angebracht werden.

Ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem ein flüssiger Brennstoff für eine Diffusionsflamme und ein gasförmiger Brennstoff für eine Vormischflamme zur Verfügung gestellt wird, soll anhand der F i g. 3 und 4 beschrieben werden.

Die F i g. 3 und 4 zeigen die Düsen 11 und 12, die einen Brenner bilden. Die Düsen 11 dienen zum Ausbilden der Vormischflamme und die Düse 12 zum Ausbilden der Diffusionsflamme. Die Bezugszeichen 13,14,15,16,17 bzw. 18, ISa, 196 bezeichnen ein Zuführrohr für gasförmigen Brennstoff, ein Zuführrohr für flüssigen

Brennstoff, einen Mischer zum MLchen des gasförmigen Brennstoffs mit Verbrennungsluft, eine Sprühdüse für flüssigen Brennstoff, einen Flammenhalter für die Vormischflamme bzw. die Diffusionsflsmme und Zuführungen für die Verbrennungsluft, die in den Düsen unterschiedliche Luftverhältnisse hervorrufen.

Dieses Ausführungsbeispiel weicht von dem nach den F i g. 1 und 2 nur insoweit ab, als eine Diffusionsflamme aus einem flüssigen Brennstoff in dem Teil ausgebildet wird, der der Teilmischungseinrichtung im vorhergehenden Beispiel entspricht. Die Arbeitsweisen und Wirkungen sind sonst dieselben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verbrennen von gasförmigen] oder gasförmigem und flüssigem Brennstoff in zwei Brennstoff-Luft-Gemischen, von denen das eine einen Luftanteil kleiner und das andere einen Luftanteil größer als jeweils zur Verbrennung theoretisch notwendig aufweist, wobei die Gemische vor bzw. nach Austritt aus den Düsen eines Brenners gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch mit dem größeren Luftanteil vor Austritt aus den Düsen und das Gemisch mit dem kleineren Luftanteil nach Austritt aus den Düsen erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Gemisch mit dem kleineren Luftanteil ein Teil der Luft mit dem Brennstoff vor Austritt aus den Düsen gemischt wird.