DE4400831A1 - Verfahren zur Reduzierung von Schadgasemissionen bei der Verbrennung und Brenner dafür - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung von Schadgasemissionen bei der Verbrennung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und einen Brenner zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruches 11.

Verbrennungsprozesse, die mit Sauerstoff als Oxidations­ mittel arbeiten, wurden in der Vergangenheit immer dann angewendet, wenn die Leistungssteigerung einer Ofenan­ lage, die Einsparung von Primärenergie oder die Redu­ zierung des Volumens der Verbrennungsabgase gefordert waren. Neben diesen hauptsächlichen Vorteilen einer Sauerstoffanwendung wurden das Zündverhalten und die Flammenstabilität verbessert und es können höhere Pro­ zeßtemperaturen erreicht werden.

Die Verbrennungsprozesse wurden in der Vergangenheit vorrangig hinsichtlich des Ausbrandes optimiert, indem die entstehenden CO-Gase und CH-Verbindungen vollstän­ dig verbrannt wurden.

Die um 800 bis 1000°C höheren adiabatischen Flammentem­ peraturen bei Einsatz von technisch reinem Sauerstoff gegenüber einer Brennstoff/Luft-Verbrennung führen zu einer starken Stickstoff-Oxid (NOx)-Bildung.

Die als Nebenprodukte bei der Verbrennung anfallenden Stickstoffoxide werden als Ursache für sauren Regen und die verstärkte Ozonbildung (Schädigung der Wälder und Menschen) angesehen.

Obwohl die Abhängigkeiten und qualitativen Anteile der NOx-Bildungsmechanismen noch nicht vollständig geklärt sind, gilt heute als sicher, daß die Flammentemperatur < 1300°C, die Verweilzeit des Sauerstoffs bei hohen Temperaturen und der Sauerstoffpartialdruck die haupt­ sächlichsten Einflußgrößen der thermischen NOx-Bildung sind.

Gleichzeitig wird NOx auf der Basis des im Brennstoff organisch gebundenen Stickstoffs gebildet. Ferner kommt es zur Promt-NO-Bildung, indem freier Sauerstoff während des Verbrennungsablaufes reagiert.

Die Hauptanforderungen, die an eine schadstoffarme Ver­ brennung gestellt werden, wie stabiles Zündverhalten, Ermöglichung großer Regelbereiche ohne Flammeninstabili­ täten und Gewährleistung eines vollständigen Ausbrandes haben die Verbrennungskonzepte und die Gesichtspunkte der notwendigen Brennerkonstruktionen maßgeblich beein­ flußt.

Bei den bisher bekannten schadstoffarmen Verbrennungs­ verfahren und den dazugehörigen Verbrennungseinrich­ tungen handelt es sich um NOx-Minderungsmaßnahmen der nahstöchiometrischen Verbrennung, Vermeidung von Flam­ mentemperaturspitzen durch Rezirkulation von Verbren­ nungsabgasen in die Verbrennungszone sowie eine mehr­ stufige Verbrennung durch Aufteilung der benötigten Sauerstoffmenge auf mindestens zwei Teilströme.

Durch wissenschaftliche Untersuchungen konnte im letz­ ten Jahrzehnt bestätigt werden, daß die Flammentempera­ turspitzen die Hauptursache für die thermische NOx-Bil­ dung sind. Hieraus ergab sich die Forderung, eine wirk­ same Flammenkühlung zu schaffen. Die Flammen können durch Rezirkulation von Verbrennungsabgasen und Ein­ mischung in die Verbrennungszone oder durch Einbauten in der Verbrennungszone gekühlt werden. Die Einbauten sind starken Hitzeeinwirkungen ausgesetzt, so daß sie einem hohen Verschleiß unterliegen.

Bei einem bekannten Verbrennungskonzept zur schadgas­ armen Verbrennung mit Sauerstoff wurde eine impulsreiche Strömung des Hauptsauerstoffstromes zur Rezirkulation der Verbrennungsabgase vorgesehen.

Zur Erzeugung der impulsreichen Strömung des Hauptsauer­ stoffstromes wurden Lavaldüsen vorgeschlagen (US-Patent 5 104,310), bei denen die Druckenergie in Geschwindig­ keit umgesetzt wird.

Als Nachteile ergeben sich die hohen Herstellungskosten dieser Brenner sowie der ungenügende Regelbereich des Brenners. Geringe Schadgasemissionen werden vorrangig für den Auslegungszustand erreicht, da die Lavaldüsen nur in einem engen Bereich optimal arbeiten.

Bei den bekannten Verbrennungsverfahren zur schadgas­ armen Verbrennung werden zur Flammenstabilisierung min­ destens 5 bis 10% des zur stöchiometrischen Verbren­ nung erforderlichen Sauerstoffes benötigt. Durch diese großen Sauerstoffmengen wird im Bereich der Flammenwur­ zel zusätzlich NOx gebildet.

Der Einsatz von Brennersteinen zur Flammenstabilität bei gleichzeitiger Reduzierung der Primärsauerstoff­ mengen auf 1 bis 5% führt zu zusätzlichen Kosten, da die Brennersteine aus hochwertigen Materialien bestehen und aufgrund der hohen thermischen Belastungen einem voreilenden Verschleiß ausgesetzt sind.

Die bisher bekannten Verfahren zur schadgasarmen Ver­ brennung erfüllen die gestellten Forderungen in bezug auf verminderte NOx-Schadgasemissionen bei gleichzei­ tiger wirtschaftlicher Ausnutzung des Brennstoffes (kein unverbrannter Brennstoff) nur zum Teil. Sie ar­ beiten somit nur in einem begrenzten Bereich wirtschaft­ lich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die eine Oxidation von Brennstoff mit einem überwiegend sauerstoffhaltigen Oxidationsmittel unter wirtschaftlichen Bedingungen bei gleichzeitig geringerer Schadstoffbildung (NOx) über einen großen Regelbereich ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem gattungs­ gemäßen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 und bei einem Brenner zur Durchführung des Verfahrens durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 11 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erzielung eines größtmöglichen zusätzlichen Gewinnes an einer impulsreichen Strömung des Hauptsauerstoff­ stromes, der zur Rezirkulation der Verbrennungsabgase erforderlich ist, wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das sauerstoffhaltige Oxidationsmittel mit einem Mindestsauerstoffgehalt von 90% auf eine Temperatur größer 100°C durch die Verbrennungsabgase oder durch eine externe Einrichtung vorgewärmt wird. Damit kann ein auf die Verbrennungsleistung bezogene impulsreiche Strö­ mung von mindestens 23,6 N/MW erzeugt werden. Die für die Einmischung der Verbrennungsabgase erforderliche impulsreiche Strömung des Hauptsauerstoffstromes wird bei Leistungsänderungen des Brenners (Verringerung der Menge des Hauptsauerstoffstromes) durch Erhöhung der Vorwärmtemperatur im Regelbereich von 1 : 8 nahezu aus­ geglichen.

Damit wird die impulsreiche Strömung des Hauptsauer­ stoffstromes auch bei Laständerungen des Brenners ge­ sichert, so daß unabhängig vom Lastbereich die NOx- und CO-Emissionen konstant gering bleiben.

Durch die konstruktive Ausbildung der Düsen für den Hauptsauerstoffstrom mit einem auf die Verbrennungslei­ stung bezogenen Austrittsquerschnitt von mindestens 350 mm²/MW wird gewährleistet, daß sich die Strömungsver­ hältnisse den sich verändernden Leistungen des Brenners anpassen und somit entscheidend die wirtschaftliche Aus­ nutzung des Brennstoffes unter umwelttechnisch zufried­ enstellenden Bedingungen ermöglichen, wobei über den gesamten Regelbereich ein stabiles Flammensignal zur sicherheitstechnischen Überwachung des Brenners gegeben ist.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Hauptsauer­ stoffdüsen sind günstige Voraussetzungen geschaffen worden, daß der Außendurchmesser des Brenners klein dimensioniert werden kann.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung und Dimensionie­ rungen des Zuleitungskanals für den Primärsauerstoff­ strom im wassergekühlten Zuleitungskanal für den Brenn­ stoff sowie die vorgegebene Primärsauerstofftemperatur von 30°C wird erreicht, daß eine stabile Zündflamme mit kleinen Mengen an Primärsauerstoff garantiert wird, die ein ausreichendes UV-Signal zur Überwachung des Brenners liefert. Damit werden Temperaturspitzen in der Flammenwurzel durch den geringen Primärsauerstoffstrom bei weit unterstöchiometrischer Verbrennung vermieden. Auf den Einsatz von Brennersteinen kann verzichtet wer­ den.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des wassergekühlten Zu­ leitungskanals für Brennstoff und der auf die Verbren­ nungsleistung bezogene Brennstoff-Impulsstrom vermeiden in Verbindung mit der Temperatur des Primärsauerstoff­ stromes von 30°C sowie dem geringen Anteil des Primär­ sauerstoffstromes von < 1% der stöchiometrisch benö­ tigten Sauerstoffmenge Temperaturspitzen in der Flam­ menwurzel und damit Schadstoffemissionen. Die Flamme wird stabil am Austritt gehalten und brennt mit nied­ riger Flammentemperatur.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäßen Brenner reduzieren die Schadgasemissionen und eignen sich besonders durch eine stabile und vollständige Verbrennung zur Beheizung von Industrieöfen. Die ver­ schärften Grenzwerte für Stickoxide und Kohlenmonoxid werden weit unterschritten, so daß ein wirtschaftliches Arbeiten der gesamten Ofenanlage unter umweltschonenden Bedingungen erreicht wird.

Das neue Verfahren kann mit gasförmigem und/oder flüs­ sigem zerstäubten Brennstoff durchgeführt werden.

Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Im folgenden sind Ausführungs­ beispiele der erfindungsgemäßen Brenner in den Zeich­ nungen schematisch dargestellt.

Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Brenner zur Durch­ führung des Verfahrens;

Fig. 2 die Ansicht A des Brennstoffaustrittes des Brenners nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Brenner zur Durch­ führung des Verfahren mit indirekt, über die Strahlungswärme des Ofens vorgewärmten Haupt­ sauerstoffstrom in konzentrisch angeordneten Zuleitungskanälen;

Fig. 4 einen Schnitt durch einen wassergekühlten Brenner mit externer Sauerstoff (O₂)-Vor­ wärmung für den Hauptsauerstoffstrom;

Fig. 5 ein Diagramm zur Veranschaulichung der auf­ tretenden NOx-Bildung in Abhängigkeit von der Erdgasqualität und der Prozeßtemperatur.

Bei den in Fig. 1, 3 und 4 dargestellten Brennern sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen wor­ den. Der in Fig. 1 dargestellte Brenner besteht aus einem zentralen Zuleitungskanal 14 für den Primärsauer­ stoffstrom der auf der Mittelachse 10 des wassergekühl­ ten Zuleitungskanals 16 für Brennstoffstrom angeordnet ist und somit von dem Zuleitungskanal 16 konzentrisch umgeben ist. Der Zuleitungskanal 14 ist entsprechend den Pfeilen 21 im Zuleitungskanal 16 für den Brennstoffstrom verschiebbar angeordnet und schließt bevorzugt auf ei­ ner Ebene mit dem Austritt des Zuleitungskanals 16 für Brennstoffstrom ab. Der Zuleitungskanal 16 für den Brennstoffstrom ist von Zuleitungskanälen 17a, 17b für ein Kühlmedium, vorzugsweise Wasser, konzentrisch um­ geben. Das Kühlmedium strömt über Leitung 18 in den Zu­ leitungskanal 17a, wird bis in unmittelbare Nähe des Austritts 19 des Brennstoffstromes geführt, hier umge­ lenkt und strömt über die Leitung 20 aus dem Zuleitungs­ kanal 17b. Außerhalb des wassergekühlten Zuleitungska­ nales 16 für den Brennstoffstrom sind Zuleitungskanäle 13 für Hauptsauerstoff angeordnet. Die Zuleitungskanäle 13 sind über einen Ringkanal 22 und Leitung 23 an eine nicht näher dargestellte Versorgungsquelle für Sauer­ stoff angeschlossen. Wie Fig. 1 und Fig. 2 zeigen sind die Zuleitungskanäle 13 für den Hauptsauerstoffstrom mit seitlichem Abstand zu den Zuleitungskanälen 17a, 17b für Kühlmittel angeordnet.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten acht Zuleitungs­ kanäle 13 bestehen aus separaten Rohren und verlaufen ausgehend von dem Ringkanal 22 im wesentlichen parallel zur Mittelachse 10 bis in die Nähe des Austritts 19 des Brennstoffstromes, biegen hier ab und münden jeweils in die in einem Düsenkörper 33 angeordneten acht Haupt­ sauerstoffdüsen 24 bis 31. Vorteilhaft sind mindestens zwei, vorzugsweise mindestens vier Hauptsauerstoffdüsen auf einem Kreis 32 vorgesehen. Die Austrittskanäle 11, 12 (Fig. 1) der Hauptsauerstoffdüsen verlaufen parallel zu dem Austrittskanal 9 des wassergekühlten Zuleitungs­ kanals 16 für den Brennstoffstrom und haben einen Min­ destachsabstand L voneinander der ein vielfaches, vor­ zugsweise mindestens das 3-fache, des Düsendurchmessers d_a der Hauptsauerstoffdüsen beträgt. Die Düsen 24 bis 31 für den Hauptsauerstoffstrom haben einen auf die Ver­ brennungsleistung bezogenen Austrittsquerschnitt F von mindestens 350 mm²/MW, wobei die vorzugsweise mindestens vier im Kreis 32 um den wassergekühlten Zuleitungskanal 16 für den Brennstoffstrom angeordneten Austrittskanäle 11, 12 für den Hauptsauerstoffstrom einen Durchmesser d_a haben, der größer als der durch die Formel

bestimmte Wert ist, wobei d_a in mm gemessen ist, F in mm²/MW und η die Anzahl der Austrittskanäle der Haupt­ sauerstoffdüsen ist. Der wassergekühlte Zuleitungskanal 16 hat am Austritt 19 des Brennstoffes einen Abstand A zu den Austrittskanälen 11, 12 der Hauptsauerstoffdüsen 24 bis 31 der einen durch die Ungleichung

A < 3,9 d_a

bestimmten Wert hat, wobei d_a der Durchmesser der Aus­ trittskanäle 11, 12 der Hauptsauerstoffdüsen ist.

Der Brenner ist in einem abgeschlossenen Verbrennungs­ raum 35 angeordnet. Über Leitung 36 strömt ein Primär­ sauerstoffstrom in den Zuleitungskanal 14 und über Leitung 37 ein Brennstoffstrom in den wassergekühlten Zuleitungskanal 16. Der Austrittskanal 9 für den Brenn­ stoffstrom ist dabei nach einem nicht näher darge­ stellten Ausführungsbeispiel als sich zum Austritt 19 hin verengende, den Brennstoffstrom einschnürende Düse ausgebildet. Die Geschwindigkeit des Primärsauerstoff­ stromes liegt zwischen 1,5 und 10 m/s und des gasför­ migen Brennstoffstromes zwischen 15 und 75 m/s. Der An­ teil des Primärsauerstoffes beträgt mindestens 0,4% der stöchiometrisch benötigten Menge des Oxidationsgases. Nach dem Zünden teilverbrennt Brennstoff mit dem Primär­ sauerstoff. Es bildet sich eine stabile Zündflamme, die ein ausreichendes Signal für einen vorzugsweise als UV-Lichtempfänger 34 ausgebildeten Sensor abgibt, der zur Überwachung des Brenners an eine Auswerteeinheit ange­ schlossen ist. Der Primärsauerstoffstrom strömt mit einer Temperatur < 30°C in den Zuleitungskanal 14. Der Hauptsauerstoffstrom wird vor der Oxidation mit dem Brennstoff auf eine Temperatur von mindestens 100°C vor­ gewärmt. Die Vorwärmung erfolgt bei Brennern gemäß den Ausführungsbeispielen in Fig. 1 und 3 über die Strah­ lungswärme der Verbrennungsabgase. Hierzu sind die Zu­ leitungskanäle 13 für den Hauptsauerstoff außenliegend und wie beim Brenner gemäß Fig. 1 dargestellt, mit seit­ lichem Abstand von den Zuleitungskanälen 17a, 17b für Kühlmittel angeordnet, so daß sie von allen Seiten frei von der Strahlungswärme beaufschlagt sind. Bei dem Bren­ ner nach Fig. 3 strömt in den außenliegenden, von der Strahlungswärme der Verbrennungsabgase beaufschlagten Zuleitungskanal 13a über Leitung 23 der Hauptsauerstoff. Über parallel zur Mittelachse 10 verlaufende Zuleitungs­ kanäle 13b, 13c wird der Hauptsauerstoffstrom umgelenkt, bevor er aus den Hauptsauerstoffdüsen 24 bis 31 aus­ tritt.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Brenner ist über Lei­ tung 23 für den Hauptsauerstoff eine Einrichtung 38 zur Vorwärmung angeschlossen, mittels der der Hauptsauer­ stoff auf mindestens 100°C vorgewärmt wird. Unterschied­ lich zu den Brennern nach Fig. 1 und 3 ist der Zulei­ tungskanal 13 für den Hauptsauerstoff von einem Zulei­ tungskanal 39 für ein Kühlmedium umgeben, das über Lei­ tung 40 in den Zuleitungskanal 39 strömt, im Bereich des Austritts 19 des Brennstoffes umgelenkt wird und über Leitung 41 aus dem Brenner geleitet wird. Dieser Bren­ ner kann bei hohen Ofentemperaturen betrieben werden.

Der aus den Hauptsauerstoffdüsen 24 bis 31 der Fig. 1 bis 4 der Brenner austretende Hauptsauerstoffstrom strömt mit einem auf die Verbrennungsleistung bezogenen Impulsstrom bei stöchiometrischer Verbrennung von min­ destens 23,6 N/MW und einer Geschwindigkeit von größer 310 m/s. Er bewirkt eine intensive Rezirkulation der Verbrennungsabgase, die sich mit dem Hauptsauerstoff­ strom und dem Brenngas- und Primärsauerstoffstrom mischen. Der auf die Verbrennungsleistung bezogene Brennstoff-Impulsstrom von mindestens 0,5 N/MW am Aus­ tritt 19 liegt dabei in Abhängigkeit von der Brenn­ stoffart zwischen 2% und 30%, vorzugsweise zwischen 2% und 18% des Impulsstromes des Oxidationsgases. Es findet eine schadstoffarme, insbesondere NOx-arme Oxidation statt, bedingt durch den Abbau von Temperatur­ spitzen sowie durch ein gleichmäßiges Temperaturfeld - der Flamme. Desweiteren werden durch die erfindungsge­ mäße Ausbildung des wassergekühlten Zuleitungskanals 16 für Brennstoff und den auf die Verbrennungsleistung be­ zogenen Brennstoff-Impulsstrom in Kombination mit der Primärsauerstofftemperatur 30°C sowie den geringen An­ teil des Primärsauerstoffes von < 1% der stöchiometrisch benötigten Sauerstoffmenge Temperaturspitzen ∸ der Flam­ menwurzel vermieden. Vorteilhaft beträgt der Sauerstoff­ gehalt des Oxidationsgases mindestens 90%.

Die in den Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 4 beschriebenen Brenner zur Durchführung des Verfahrens zeichnen sich dadurch aus, daß die Stick­ oxidemissionen drastisch reduziert werden. Im Diagramm nach Fig. 5 ist der NOx-Anteil an trockenem Verbrennungs­ abgas in Abhängigkeit von der Ofentemperatur dargestellt.

Der schraffiert dargestellte Bereich A veranschaulicht die NOx-Emissionen bei konventionellen Erdgas/Sauer­ stoff-Brennern, die ohne Maßnahmen zur NOx-Minderung ar­ beiten. Im gesamten Temperaturbereich liegen die NOx- Emissionen weit über den Grenzwert der TA-Luft von 500 mg/m³.

Die Ergebnisse der NOx-Emissionen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind im schraffierten Bereich B in Abhängig­ keit von der Erdgasqualität und der Ofentemperatur dar­ gestellt. Wie die Fig. 5 zeigt, ergeben sich bei dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Bren­ nern wesentlich günstigere Verhältnisse, wobei eine deutliche Unterschreitung des TA-Luft-Grenzwertes er­ reicht wird.

Noch deutlicher werden die Senkungsraten bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Schadgase NOx und CO, wenn die Emissionen auf die Enthalpie bezogen werden. Die Grenzwerte nach TA-Luft betragen für NOx ca. 450 mg/kWh und für CO ca. 90 mg/kWh. Die Istwerte der unteren Kurve des Bereiches B liegen für NOx zwischen 3,5 und 28 mg/kWh und für CO zwischen 6,0 und 18 mg/kWh. Daraus ergibt sich, daß mit dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren niedrigste Schadgasemissionen bei gleichzeitig wirtschaftlicher Energieausnutzung entstehen.

Claims (17)

1. Verfahren zur Reduzierung von Schadgasemissionen bei der Verbrennung von Brennstoff in einem Verbren­ nungsraum, bei dem der Brennstoff mit einem über­ wiegend sauerstoffhaltigen Oxidationsmittel in Ge­ genwart rezirkulierter Verbrennungsabgase oxidiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• - das Oxidationsmittel in einen Hauptsauerstoffstrom und einen Primärsauerstoffstrom aufgeteilt wird;
• - der Hauptsauerstoffstrom, bevor er an der Oxidation des Brennstoffes teilnimmt, auf eine Temperatur von mindestens 100°C vorgewärmt und ein auf die Ver­ brennungsleistung bezogener Impulsstrom des Haupt­ sauerstoffstromes bei stöchiometrischer Verbrennung von mindestens 23,6 N/MW erzeugt wird;
• - der Brennstoff in einem vorzugsweise wassergekühlten Zuleitungskanal als Brennstoffstrom der Verbrennung zugeführt und ein auf die Verbrennungsleistung be­ zogener Brennstoff-Impulsstrom in N/MW am Austritt in Abhängigkeit von der Brennstoffart zwischen 2% bis 30%, vorzugsweise zwischen 2% bis 18%, des Brenner-Impulsstromes erzeugt wird;
• - der Primärsauerstoffstrom mit einer Temperatur 30°C zugeführt wird, wobei der Anteil < 1%, vor­ zugsweise 0,4%, der stöchiometrisch benötigten Sauerstoffmenge beträgt und der Primärsauerstoff­ strom mit dem austretenden Brennstoff teiloxidiert und anschließend mit dem Hauptsauerstoffstrom und rezirkulierten Verbrennungsabgasen vermischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptsauerstoffstrom vom Brennstoffstrom einen Abstand A hat, der sich vom Außenrand des Brenn­ stoffstromes zum Außenrand des Hauptsauerstoff­ stromes am Austritt ergibt und den durch die Un­ gleichung A < 3,9 d_abestimmten Wert hat, wobei d_a der Durchmesser des Hauptsauerstoffstromes am Austritt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptsauerstoffstrom einen auf die Verbrennungs­ leistung bezogenen Austrittsquerschnitt von min­ destens 350 mm²/MW aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt im Oxidationsmittel min­ destens 90% beträgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptsauerstoffstrom mittels der Strahlungs­ energie der Verbrennungsabgase vorgewärmt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptsauerstoffstrom mittels einer externen Vorwärmeinrichtung vorgewärmt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Hauptsauerstoffstromes größer als 310 m/s ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptsauerstoffstrom aus mindestens 2, vor­ zugsweise mindestens 4, im Kreis um den wasserge­ kühlten Zuleitungskanal für Brennstoff angeordneten Düsen der Verbrennung zugeführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Brennstoffstromes zwischen 15 und 75 m/s liegt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Primärsauerstoffstromes zwischen 1,5 und 10 m/s liegt.

11. Brenner zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 10, bei dem der Brennstoff mit einem überwiegend sauerstoffhaltigen Oxidationsmittel in Gegenwart rezirkulierter Ver­ brennungsabgase in einem Verbrennungsraum oxidiert wird, mit Düsen für einen Hauptsauerstoffstrom zur Rezirkulation der Verbrennungsabgase und einen Primärsauerstoffstrom, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Düsen (24 bis 31) für den Hauptsauerstoffstrom einen auf die Verbrennungsleistung bezogenen Impuls­ strom von mindestens 23,6 N/MW erzeugen;
• - die Düsen (24 bis 31) für den Hauptsauerstoffstrom einen auf die Verbrennungsleistung bezogenen Aus­ trittsquerschnitt F von mindestens 350 mm²/MW haben, wobei mindestens 2, vorzugsweise mindestens 4 Düsen, für den Hauptsauerstoffstrom im Kreis (32) um einen vorzugsweise wassergekühlten Zuleitungskanal (16) für Brennstoff angeordnet sind und einen Durchmesser d_a haben, der größer als der durch die Formel bestimmte Wert ist, wobei da in mm gemessen ist, F in mm²/MW und n die Anzahl der Düsen ist;
• - eine Einrichtung (13, 38) zur Vorwärmung des Haupt­ sauerstoffstromes vorgesehen ist, die den Haupt­ sauerstoffstrom auf mindestens 100°C aufheizt;
• - der Zuleitungskanal (16) für Brennstoff am Austritt (19) einen auf die Verbrennungsleistung bezogenen Impulsstrom von mindestens 0,5 N/MW erzeugt;
• - der Zuleitungskanal (14) für den Primärsauerstoff­ strom auf der Mittelachse (10) des Zuleitungskanals (16) für Brennstoff angeordnet ist und am Austritt (19) einen Querschnitt aufweist, der bei einem Oxi­ dationsverhältnis von < 0,01, vorzugsweise 0,004 der stöchiometrisch benötigten Sauerstoffmenge eine Geschwindigkeit von mindestens 1,5 m/s erzeugt, wo­ bei der Primärsauerstoffstrom am Austritt (19) mit dem austretenden Brennstoff teiloxidiert und sich anschließend mit dem Hauptsauerstoffstrom und re­ zirkuliertem Verbrennungsabgas vermischt.

12. Brenner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnete daß der wassergekühlte Zuleitungskanal (16) für Brenn­ stoff am wassergekühlten Austritt (19) einen Ab­ stand A zu den Düsen (24 bis 31) für den Hauptsauer­ stoffstrom hat, wobei A vom Außendurchmesser des Zu­ leitungskanals (16) für Brennstoff zum Außendurch­ messer der Düsen (24 bis 31) am Austritt (19) gemes­ sen ist und einen Wert hat, der kleiner als 3,9 d_a ist.

13. Brenner nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Mindestachsabstand L benachbarter Düsen (24 bis 31) für den Hauptsauerstoffstrom ein vielfaches, vorzugsweise mindestens das 3-fache des Düsendurch­ messers d_a beträgt.

14. Brenner nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittskanäle (11, 12) der Düsen (24 bis 31) für den Hauptsauerstoffstrom parallel zu dem Austrittskanal (9) des wassergekühlten Zuleitungs­ kanals (16) für Brennstoff angeordnet sind.

15. Brenner nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuleitungskanal (14) für den Primärsauer­ stoffstrom im wassergekühlten Zuleitungskanal (16) für Brennstoff verschiebbar ausgebildet ist und der Austritt des Zuleitungskanals (14) für den Primär­ sauerstoffstrom, vorzugsweise mit dem Austritt des wassergekühlten Zuleitungskanals (16) für Brennstoff abschließt.

16. Brenner nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der wassergekühlte Zuleitungskanal (16) als zum Austritt des Brennstoffes sich verengende und den Brennstoffstrom einschnürende Düse ausgebildet ist.

17. Brenner nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuleitungskanal (14) für den Primärsauer­ stoffstrom mit einem Sensor (34), vorzugsweise einem UV-Lichtempfänger, zur Erfassung von Flammenzustän­ den verbunden ist, der an eine Auswerteeinheit (8) zur Flammenüberwachung angeschlossen ist.