DE2916252A1

DE2916252A1 - Verfahren und brenner zur beeinflussung der bildung von stickoxyden

Info

Publication number: DE2916252A1
Application number: DE19792916252
Authority: DE
Inventors: Collin Thomas Figgins Bell; Anthony Dennis Cawte
Original assignee: CEA COMBUSTION Ltd
Current assignee: Combustion Technology International Ltd Portches
Priority date: 1979-04-21
Filing date: 1979-04-21
Publication date: 1980-10-30

Description

Verfahren und Brenner zur Beeinflussung der Bildung von Stickoxyden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung der Bildung von Stickoxyden in öl-, gas- oder staubkohlenbetriebenen Brennern und bezieht sich ferner auf einen hierzu geeigneten Brenner.
Auf Grund der Bedeutung des Umweltschutzes muß die Emission von Stickoxyden, im allgemeinen als NOX wie N02 und NO bekannt, eingeschränkt werden. Durch niedrige Flammentemperaturen z.B. unter Luftüberschuß an der Flamme, läßt sich dies erreichen. Der Luftüberschuß aber erzeugt SO3, der der Umwelt ebenfalls abträglich ist. Daher muß eine niedrige Flammentemperatur ohne größeren Luftstrom angestrebt werden.
Es ist bekannt, ein inertes Gas mit der dem Brenner zugeführten Luft zu mischen. As inertes Gas kann hierbei Abgas von jedem Verbrennungsprozeß verwendet werden. Aber auch hierbei wird die Flammentemperatur gesenkt und Heißpunkte entstehen längs der Flamme, wo NOx gebildet wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und einen Brenner zu schaffen, bei denen die Entstehung und Abgabe von NOx und SO3 gering gehalten wird.
Hierzu sieht die Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches vor.- Für eine 6 m lange Flamme liegt der heißeste Abschnitt, wo NOx vorhanden ist, ungefähr 1 bis 2 m in Flammenströmungsrichtung hinter dem Flammenfuß. Das inerte Gas muß daher dieser Stelle der Flamme zugeführt werden, um eine möglichst hohe Einschränkung der Abgabe von NOx zu erreichen.
Die erforderliche Menge an inertem Gas ist der Art und Größe des verwendeten Brenners entsprechend unterschiedlich, sollte jedoch zwischen 5 und 30, z.B. lot der gesamten, dem Brenner zugeführten Gasmenge sein.- Das inerte Gas kann der Flamme über äußere, den Brenner umgebende Rohre oder Düsen zugeführt werden.
Vorzugsweise wird das inerte Gas den Verbrennungsprodukten des Gemisches entzogen und neuerlich dem Brenner wieder zugeführt.
Der Brenner zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung sieht Teile mr, um das inerte Gas getrennt dem Brenner zuzuführen und es auf den Flammenabschnitt zu lenken, wo NOx entsteht.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Brenners nach der Erfindung dargestellt und zwar zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Brenner mit einem Außenmantel fifr ein inertes Gas und Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Brenner mit Düsen für ein inertes Gas.
Wie Fig. 1 zeigt, sind zwei Mantelkörper 1, 2 konzentrisch ineinander angeordnet. In ihrer gemeinsamen Längsachse ist ein Zerstäuber 3, dem das Öl zugeführt wird, mit einem Dralleinsatz 4 zur Strömungsstabilisierung angebracht.
Frischluft wird durch den Mantelkörper 1 geführt, während ein inertes Gas getrennt hiervon, durch den Mantelkörper 2 geleitet wird. Die am wenigsten SO3 hervorrufende Luftmenge kann durch einfache Versuche ermittelt werden. - Der Mantelkörper 2 weist einen Ablenkabschnitt 5 auf, um das inerte Gas auf den Umfang des Flammenstrahls an dem Heißpunkt 6 und etwa 1 bis 2 m längs des Flammenstrahles zu leiten. Der Heißpunkt 6, an dem sich NOX bildet, kann sehr leicht durch Versuche festgestellt werden. In gleicher Weise kann durch Versuche der prozentuale Anteil an durch den Mantelkörper 2 geführtem intertem Gas für besondere Brenner ermittelt werden, um eine höchstmögliche Einschränkung an NOx zu erreichen. Im allgemeinen beträgt dieser Anteil zwischen 5 und 20%, vorzugsweise 10% des gesamten Gasstromes. Der Strom an inertem Gas ist im wesentlichen konstant für eine Brennerlast von 70 bis ion%; bei geringerer Brennerlast sollte der Anteil entsprechend verringert werden. In Fig. 2 sind statt eines getrennten Mantelkörpers 2, mehrere Zuführungsrohre 7 in gegenseitigem Abstand voneinander rund um den Mantelkörper 1 vorgesehen, die das inerte Gas zuführen.
Vorzugsweise tragen die Zuführrohre austauschbare, perforierte Endstücke 8, die derart ausgebildet sind, dass sie das inerte Gas auf den Heißpunkt 6 leiten.
Der Brenner nach der Erfindung kann in gleicher Weise für Öl-, Gas- oder Kohlenstaubfeuerungen Anwendung finden.- Das inerte Gas kann aus einer benachbart ablaufenden Verbrennung oder aus den Brennerabgasen gewonnen werden. Ein Kühlen der Brennerabgase, die etwa 150 - 2000 C heiß sind, ist nicht erforderlich.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner bei einem doppelschaligen Brennerstein (double-skinned quarl) Anwendung finden, wobei das inerte Gas der äußeren Schale des Brennerstein zugeführt wird. Vorzugsweise beträgt der Zwischenraum zwischen der inneren und äußeren Schale 5 - 15 cm.

Claims

Patentansprüche %)Verfahren zur Beeinflussung der Bildung von Stickoxyden an einem mit einer Mischung aus Flüssigbrennstoff mit Luft oder einem Oxydationsgas gespeisten Brenner, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis an Luft oder Oxydationsgas zu der dem Brenner zugeführten Brennstoffmenge einen geringen, die Abgabe von SO3 beschränkenden Luft- oder Oxydationsgasüberschuß ergibt, wobei ein inertes Gas dem heißesten Flammenabschnitt getrennt von der Luft- oder Oxydationsgaszugabe unter Reduzierung einer NOx-Abgabe zugeführt wird.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das inerte Gas von den Verbrennungsrückständen des Gemisches getrennt wird und wiederum zu einem neuen Gemisch zugeführt wird.
3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an inertem, dem heißesten Flammenabschnitt getrennt zugeführten Gas zwischen 5 und 3cX der gesamten, dem Brenner zugeführten Gasmenge ausmacht.
4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an inertem, dem heißesten Flammenabschnitt getrennt zugeführten Gas rd. 10% der gesamten, dem Brenner zugeführten Gasmenge ausmacht.
5) Brenner zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen oder mehrere das inerte Gas getrennt zu dem Brenner leitenden Teile (2, 7, 8), die das inerte Gas dem Flammenabschnitt zuführen, wo das NOx entsteht.
6) Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der eine das inerte Gas dem heißesten Flammenabschnitt zuführende Teil ein äußerer Mantelkörper (2) ist, der den hohlen Brennerkörper (1) umschließt.
7) Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Mantelkörper (2) einen Ablenkabschnitt (5) aufweist, um das inerte Gas auf den Umfang der Flamme zu lenken, wo das NOx entsteht.
8) Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die das inerte Gas dem heißesten Flammenabschnitt zuftilirenden Teile mehrere Rohre (7) sind.
9) Brenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungsrohre (7) im Abstand voneinander den hohen Brennerkörper (1) umgeben.

b) Brenner nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungsrohre austauschbare, durchbrochene Enden (8) der Gestalt aufweisen, dass das inerte Gas auf den Abschnitt des Flammenumfanges gelenkt wird, wo das NOx entsteht,