DE4422535A1 - Verfahren zum Betrieb einer Feuerungsanlage - Google Patents

Verfahren zum Betrieb einer Feuerungsanlage

Info

Publication number
DE4422535A1
DE4422535A1 DE4422535A DE4422535A DE4422535A1 DE 4422535 A1 DE4422535 A1 DE 4422535A1 DE 4422535 A DE4422535 A DE 4422535A DE 4422535 A DE4422535 A DE 4422535A DE 4422535 A1 DE4422535 A1 DE 4422535A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
combustion
combustion stage
stage
fuel
burner
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE4422535A
Other languages
English (en)
Inventor
Peter Dr Jansohn
Tino-Martin Marling
Thomas Dr Sattelmayer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Research Ltd Switzerland
Original Assignee
ABB Research Ltd Switzerland
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Research Ltd Switzerland filed Critical ABB Research Ltd Switzerland
Priority to DE4422535A priority Critical patent/DE4422535A1/de
Priority to US08/439,241 priority patent/US5545032A/en
Priority to EP95810376A priority patent/EP0690263B1/de
Priority to DE59507869T priority patent/DE59507869D1/de
Priority to JP7161251A priority patent/JPH08166108A/ja
Publication of DE4422535A1 publication Critical patent/DE4422535A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C6/00Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
    • F23C6/04Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D17/00Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
    • F23D17/002Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or liquid fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2201/00Staged combustion
    • F23C2201/10Furnace staging
    • F23C2201/102Furnace staging in horizontal direction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2201/00Staged combustion
    • F23C2201/30Staged fuel supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/06041Staged supply of oxidant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/07002Premix burners with air inlet slots obtained between offset curved wall surfaces, e.g. double cone burners
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/09002Specific devices inducing or forcing flue gas recirculation

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Ober­ begriff des Anspruchs 1. Sie betrifft auch eine Feuerungsan­ lage zur Durchführung des Verfahrens.
Stand der Technik
Bei Feuerungsanlagen in üblicher Bauweise wird der Brennstoff über eine Düse in einen Brennraum eingedüst und dort unter Zuführung einer Verbrennungsluft verbrannt. Grundsätzlich ist der Betrieb solcher Feuerungsanlagen mit einem gasförmigen und/oder flüssigen Brennstoff möglich. Beim Einsatz eines flüssigen Brennstoffes liegt die Schwachstelle hinsichtlich einer sauberen Verbrennung betreffend die NOx-, CO-, UHC- Emissionen (UHC = ungesättigte Kohlen-Wasser-Stoffe) vorder­ gründig darin, daß die Zerstäubung des Brennstoffes einen hohen Vermischungsgrad (Vergasung) mit der Verbrennungsluft erreichen muß. Beim Einsatz eines gasförmigen Brennstoffes läuft deshalb die Verbrennung mit einer wesentlichen Vermin­ derung der Schadstoff-Emissionen ab. Indessen, bei Feuerungs­ anlagen für Heizkessel haben sich aber gasbetriebene Brenner, trotz der vielen Vorteile, nicht so recht durchsetzen können. Der Grund hierfür mag darin liegen, daß die Logistik für gasförmige Brennstoffe eine an sich aufwendige Infrastruktur nötig macht. Wird deshalb der Betrieb von Feuerungsanlagen mit flüssigem Brennstoff erstellt, so ist die Qualität der Verbrennung bezüglich tiefer Schadstoff-Emissionen gewichtig davon abhängig, ob es gelingt, einen optimalen Vermischungs­ grad zwischen Brennstoff und Verbrennungsluft zu erzielen, d. h., ob eine vollständige Vergasung des flüssigen Brennstof­ fes gewährleistet ist. Der Weg über eine Vormischstrecke, welche stromauf des eigentlichen Brennerkopfes wirkt, hat nicht zum Ziel geführt, denn bei einer solchen Konfiguration muß stets befürchtet werden, daß eine Rückzündung der Flamme ins Innere der Vormischzone stattfinden kann. Zwar ist es richtig, daß Vormischbrenner bekanntgeworden sind, welche mit 100% Luftüberschuß arbeiten, so daß die Flamme kurz vor dem Punkt des Löschens betrieben werden kann. Hier gilt aber zu bedenken, daß bei Feuerungsanlagen, wegen des Kesselwir­ kungsgrades, höchstens eine Überschußluft von 15% erlaubt ist, weshalb der Einsatz solcher Brenner in atmosphärischen Feuerungsanlagen keinen optimalen Betrieb gewährleisten. Des weitern, selbst wenn der notwendige Vergasungsgrad des flüs­ sigen Brennstoffes annähernd erreicht werden könnte, so wäre auf die hohen Flammentemperaturen, welche bekanntlich für die Bildung der NOx-Emissionen verantwortlich sind, noch nicht eingewirkt worden. Die angestrebte Verbrennung bei niedrigen Flammentemperaturen sowie mit einem homogenen Brenn­ stoff/Luft-Gemisch läßt sich mit dem aus dem Stand der Tech­ nik bekanntgewordenen Möglichkeiten nicht erzielen.
Darstellung der Erfindung
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren und einer Feuerungsanlage der eingangs genannten Art die Schadstoff-Emissionen, insbeson­ dere was die NOx-Emissionen betrifft, zu minimieren, dies sowohl beim Einsatz eines flüssigen Brennstoffes, eines gas­ förmigen Brennstoffes, als auch bei einem Mischbetrieb mit genannten Brennstoffen.
Die dabei zugrundeliegende Erfindungsidee unterscheidet sich von den klassischen Prinzipien dadurch, daß die Stufung aus­ schließlich im Luftüberschußgebiet durch 2fache Brennstoff­ zugabe und mit rezirkuliertem Rauchgas durchgeführt wird. In der ersten Stufe wird die Verbrennungsluft über einen Wärme­ tauscher einem aerodynamisch stabilisierten Vormischbrenner zugeführt. Je nach Auslegung des Wärmetauschers kann die Ver­ brennungsluft bis auf ca. 400°C vorgeheizt werden, was bei der Verbrennung von Öl zu einer sehr guten Vorverdampfung führt. Das Verbrennungsluft-Verhältnis in dieser sogenannten Magerstufe liegt bei ca. 2,1, entsprechend ca. 11% Restsauer­ stoff, wodurch bei Flammentemperaturen von ca. 1300°C die NOx-Emissionen, im atmosphärischen Fall, unter 1 vppm liegen. Auf dem Weg zur zweiten Stufe wird dem Medium Wärme entzogen, so daß bei Eintritt in die zweite Stufe die Temperatur noch ca. 1000°C beträgt. Dort wird vorzugsweise über eine Ringkam­ mer weiteres Brennstoff/Rauchgas-Gemisch axial versetzt ein­ gedüst, bis ein Restsauerstoffgehalt von ca. 3% im Abgas er­ reicht ist. Das eingedüste Gemisch wird dabei durch die heißen Rauchgase aus der ersten Stufe gezündet. Der vollständige Ausbrand erfolgt anschließend im Brennraum bei einer Tempe­ ratur von ca. 1400°C.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Anordnung der Eindüsungsöffnungen des Brenn­ stoff/Rauchgas-Gemisches einen zeitlichen Versatz der Zündung in der Brennkammer steuern und somit den Sauerstoffgehalt während des Ausbrandes beeinflussen, dergestalt, daß bei op­ timaler Trimmung des Systems die erwarteten NOx-Emissionen, bei vollständigem Ausbrand, zwischen 5-8 vppm liegen. Nach heutigem Kenntnisstand markiert dieser Wert den theoretisch unteren Grenzwert bei der nahstöchiometrischen Verbrennung fossiler Brennstoffe.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß der Verbrennungsluft der ersten Stufe kalorisch konditionier­ tes Rauchgas zugeführt werden kann, um einerseits die Vor­ heiztemperatur zu beeinflussen und andererseits den Restsau­ erstoff-Gehalt nach der zweiten Stufe bei Bedarf weiter her­ absetzen zu können.
Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungs­ gemäßen Aufgabenlösung sind in den weiteren Ansprüchen ge­ kennzeichnet.
Im folgenden wird anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbei­ spiel der Erfindung näher erläutert. Alle für das unmittel­ bare Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind fortgelassen. Die Strömungsrichtung der verschiedenen Medien ist mit Pfeilen angegeben. Gleiche Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen ver­ sehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigt:
Fig. 1 eine Kesselanlage für eine gestufte Verbrennung,
Fig. 2 einen Vormischbrenner in der Ausführung als "Doppel­ kegelbrenner" in perspektivischer Darstellung, ent­ sprechend aufgeschnitten und
Fig. 3-5 entsprechende Schnitte durch verschiedene Ebenen des Vormischbrenners gemäß Fig. 2.
Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwertbarkeit
Fig. 1 zeigt eine Kesselanlage, welche in eine Magerstufe 1 und eine nahstöchiometrische Stufe 2 unterteilt ist. Die Ma­ gerstufe 1 besteht im wesentlichen aus einem Vormischbrenner 100 mit einem nachgeschalteten Brennraum 122, in welchem eine Flammentemperatur von ca. 1300°C vorherrscht. Der Vormisch­ brenner 100 wird mit einem flüssigen 112 und/oder gasförmigen Brennstoff 113 betrieben. Die Verbrennungsluft 115 für den Vormischbrenner 100 ist ein Gemisch 6, das sich aus Frischluft 3 und aus rückgeführtem, kalorisch konditioniertem Rauchgas 4 zusammensetzt. Der Grad der Vermischung wird luft­ seitig durch eine steuerbare Drosselklappe 7 aufrechterhal­ ten, wobei diese Luft 3 unkonditioniert, also bei Umgebungs­ temperatur anfällt. Das Rauchgas 4 stammt aus einem Rauchgas­ verteiler 8, der von den Rauchgasen 9 aus der nahstöchiome­ trischen Stufe 2 stammt. Diese Rauchgase 9 fallen mit einer Temperatur von ca. 300°C an, und sie werden im genannten Rauchgasverteiler 8 durch ein Wärmetauschsystem 10 auf ca. 260°C abgekühlt. Diese abgekühlten Rauchgase 4 und die Frischluft 3 werden stromauf des Vormischbrenners 100 ver­ mischt und in einem dort wirkenden Verdichter 11 komprimiert, wobei die Temperatur dieses verdichteten Luft/Rauchgas-Gemi­ sches ca. 260°C beträgt. Anschließend wird dieses Gemisch 6 durch eine weitere von der Wand des Brennraumes 122 indu­ zierte Wärmetauschung, die durch den Pfeil 16 versinnbildlich wird, kalorisch weiter aufbereitet, dergestalt, daß die Ver­ brennungsluft 115 für den Vormischbrenner 100 mit ca. 400°C dort einströmt. Abströmungsseitig des Brennraumes 122 befin­ det sich eine Ringkammer 12, welche bereits zur nahstöchiome­ trischen Stufe 2 gehört. In diese Ringkammer 12 strömen die leicht abgekühlten Heißgase aus der Magerstufe 1, welche mit Verbrennungsluft 115 bei ca. 11% O2 betrieben wird, wodurch bei einer Flammentemperatur von ca. 1300°C die NOx-Emissionen im atmosphärischen Fall unter 1 vppm liegen. Des weiteren ist diese Ringkammer 12 mit einer Anzahl von Eindüsungslöchern 13 perforiert, durch welche ein Brennstoff/Rauchgas-Gemisch 14 einströmt. Dieses Gemisch 14 setzt sich aus einem Anteil Rauchgas 4 aus dem Rauchgasverteiler 8 und aus einem weiteren Anteil Brennstoff 15, der vorzugsweise ein gasförmiger Brenn­ stoff ist. Auf dem Weg zur nahstöchiometrischen Stufe 2 wird den in der Magerstufe 1 bereitgestellten Heißgasen durch die bereits genannte Wärmetauschung 16 Wärme entzogen, so daß beim Eintritt in die Ringkammer 12 noch eine Temperatur von ca. 1000°C vorherrscht. Das durch axiale Versetzung in die Ringkammer 12 eingedüste Brennstoff/Rauchgas-Gemisch 14 ver­ mindert den Restsauerstoffgehalt der konditionierten Heißgase aus der Magerstufe 1 bis auf ca. 3%. Des weiteren, das in die Ringkammer 12 eingedüste Gemisch 14 erfährt durch die Heißgase von ca. 1000°C eine Selbstzündung, wobei der vollständige Ausbrand anschließend im Kesselfeuerraum 17 bei einer Temperatur von ca. 1400°C stattfindet. Nach Verlassen des Kesselfeuerraumes 17 weisen die Rauchgase 9 noch eine Temperatur von ca. 300°C auf, wobei ein Teil davon, wie be­ reits oben erläutert, in den Rauchgasverteiler 8 eingeleitet werden. Die nicht abgezweigten Rauchgase 18 werden über einen Kamin 19 bei tiefster Temperatur ins Freie abgeblasen. Bei optimaler Regelung der verschiedenen Medien, welche einen vollständigen Ausbrand innerhalb der nahstöchiometrischen Stufe 2 induzieren, liegen die erwarteten NOx-Emissionen zwi­ schen 5-8 vppm, was nach heutigem Kenntnisstand eine untere Grenze bei der nahstöchiometrischen Verbrennung fossiler Brennstoffe darstellt.
Um den Aufbau des Vormischbrenners 100 besser zu verstehen, ist es von Vorteil, wenn gleichzeitig zu Fig. 2 die einzelnen Schnitte nach den Fig. 3-5 herangezogen werden. Des weite­ ren, um Fig. 2 nicht unnötig unübersichtlich zu gestalten, sind in ihr die nach den Fig. 3-5 schematisch gezeigten Leitbleche 121a, 121b nur andeutungsweise aufgenommen worden.
Im folgenden wird bei der Beschreibung von Fig. 2 nach Bedarf auf die restlichen Fig. 3-5 hingewiesen.
Der Vormischbrenner 100 nach Fig. 2 besteht aus zwei hohlen kegelförmigen Teilkörpern 101, 102, die versetzt zueinander ineinandergeschachtelt sind. Die Versetzung der jeweiligen Mittelachse oder Längssymmetrieachse 201b, 202b der kegeligen Teilkörper 101, 102 zueinander schafft auf beiden Seiten, in spiegelbildlicher Anordnung, jeweils einen tangentialen Luft­ eintrittsschlitz 119, 120 frei (Fig. 3-5), durch welche die Verbrennungsluft 115 in Innenraum des Vormischbrenners 100, d. h. in den Kegelhohlraum 114 strömt. Die Kegelform der ge­ zeigten Teilkörper 101, 102 in Strömungsrichtung weist einen bestimmten festen Winkel auf. Selbstverständlich, je nach Be­ triebseinsatz, können die Teilkörper 101, 102 in Strömungs­ richtung eine zunehmende oder abnehmende Kegelneigung aufwei­ sen, ähnlich einer Trompete resp. Tulpe. Die beiden letztge­ nannten Formen sind zeichnerisch nicht erfaßt, da sie für den Fachmann ohne weiteres nachempfindbar sind. Die beiden kegeligen Teilkörper 101, 102 weisen je einen zylindrischen Anfangsteil 101a, 102a, die ebenfalls, analog den kegeligen Teilkörpern 101, 102, versetzt zueinander verlaufen, so daß die tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 über die ganze Länge des Vormischbrenners 100 vorhanden sind. Im Be­ reich des zylindrischen Anfangsteils ist eine Düse 103 unter­ gebracht, deren Eindüsung 104 in etwa mit dem engsten Quer­ schnitt des durch die kegeligen Teilkörper 101, 102 gebilde­ ten Kegelhohlraum 114 zusammenfällt. Die Eindüsungskapazität und die Art dieser Düse 103 richtet sich nach den vorgegebe­ nen Parametern des jeweiligen Vormischbrenners 100. Selbst­ verständlich kann der Vormischbrenner rein kegelig, also ohne zylindrische Anfangsteile 101a, 102a, ausgeführt sein. Die kegeligen Teilkörper 101, 102 weisen des weiteren je eine Brennstoffleitung 108, 109 auf, welche entlang der tangen­ tialen- Eintrittsschlitze 119, 120 angeordnet und mit Eindü­ sungsöffnungen 117 versehen sind, durch welche vorzugsweise ein gasförmiger Brennstoff 113 in die dort durchströmende Verbrennungsluft 115 eingedüst wird, wie dies die Pfeile 116 versinnbildlichen wollen. Diese Brennstoffleitungen 108, 109 sind vorzugsweise spätestens am Ende der tangentialen Ein­ strömung, vor Eintritt in den Kegelhohlraum 114, plaziert, dies um eine optimale Luft/Brennstoff-Mischung zu erhalten. Brennraumseitig 122 geht die Ausgangsöffnung des Vormisch­ brenners 100 in eine Frontwand 110 über, in welcher eine An­ zahl Bohrungen 110a vorhanden sind. Die letztgenannten treten bei Bedarf in Funktion, und sorgen dafür, daß Verdünnungs­ luft oder Kühlluft 110b dem vorderen Teil des Brennraumes 122 zugeführt wird. Darüber hinaus sorgt diese Luftzuführung für eine Flammenstabilisierung am Ausgang des Vormischbrenners 100. Diese Flammenstabilisierung wird dann wichtig, wenn es darum geht, die Kompaktheit der Flamme infolge einer radialen Verflachung zu stützen. Bei dem durch die Düse 103 herange­ führten Brennstoff handelt es sich um einen flüssigen Brenn­ stoff 112, der allenfalls mit einem rückgeführten Abgas ange­ reichert sein kann. Dieser Brennstoff 112 wird unter einem spitzen Winkel in den Kegelhohlraum 114 eingedüst. Aus der Düse 103 bildet sich sonach ein kegeliges Brennstoffprofil 105, das von der tangential einströmenden rotierenden Ver­ brennungsluft 115 umschlossen wird. In axialer Richtung wird die Konzentration des Brennstoffes 112 fortlaufend durch die einströmenden Verbrennungsluft 115 zu einer optimalen Vermi­ schung abgebaut. Wird der Vormischbrenner 100 mit einem gas­ förmigen Brennstoff 113 betrieben, so geschieht dies vorzugs­ weise über Öffnungsdüsen 117, wobei die Bildung dieses Brennstoff/Luft-Gemisches direkt am Ende der Lufteintritts­ schlitze 119, 120 zustande kommt. Bei der Eindüsung des Brennstoffes 112 über die Düse 103 wird im Bereich des Wir­ belaufplatzens, also im Bereich der Rückströmzone 106 am Ende des Vormischbrenners 100, die optimale, homogene Brennstoff­ konzentration über den Querschnitt erreicht. Die Zündung er­ folgt an der Spitze der Rückströmzone 106. Erst an dieser Stelle kann eine stabile Flammenfront 107 entstehen. Ein Rückschlag der Flamme ins Innere des Vormischbrenners 100, wie dies bei bekannten Vormischstrecken latent der Fall ist, wogegen dort mit komplizierten Flammenhaltern Abhilfe gesucht wird, ist hier nicht zu befürchten. Ist die Verbrennungsluft 115 zusätzlich vorgeheizt oder mit einem rückgeführten Abgas angereichert, so unterstützt dies die Verdampfung des flüssi­ gen Brennstoffes 112 nachhaltig, bevor die Verbrennungszone erreicht wird. Die gleichen Überlegungen gelten auch, wenn über die Leitungen 108, 109 statt gasförmige flüssige Brenn­ stoffe zugeführt werden. Bei der Gestaltung der kegeligen Teilkörper 101, 102 hinsichtlich Kegelwinkel und Breite der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 sind enge Grenzen einzuhalten, damit sich das gewünschte Strömungsfeld der Ver­ brennungsluft 115 mit der Strömungszone 106 am Ausgang des Vormischbrenners 100 einstellen kann. Allgemein ist zu sagen, daß eine Verkleinerung des Querschnittes der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 die Rückströmzone 106 weiter stromaufwärts verschiebt, wodurch dann allerdings das Gemisch früher zur Zündung kommt. Immerhin ist festzustellen, daß die einmal fixierte Rückströmzone 106 an sich positionsstabil ist, denn die Drallzahl nimmt in Strömungsrichtung im Bereich der Kegelform des Vormischbrenners 100 zu. Die Axialgeschwin­ digkeit innerhalb des Vormischbrenners 100 läßt sich durch eine entsprechende nicht gezeigte Zuführung eines axialen Verbrennungsluftstromes verändern. Die Konstruktion des Vor­ mischbrenners 100 eignet sich des weiteren vorzüglich, die Größe der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 zu verändern, womit ohne Veränderung der Baulänge des Vormisch­ brenners 100 eine relativ große betriebliche Bandbreite er­ faßt werden kann.
Aus Fig. 3-5 geht nunmehr die geometrische Konfiguration der Leitbleche 121a, 121b hervor. Sie haben Strömungseinleitungs­ funktion, wobei diese, entsprechend ihrer Länge, das jewei­ lige Ende der kegeligen Teilkörper 101, 102 in Anströmungs­ richtung gegenüber der Verbrennungsluft 115 verlängern. Die Kanalisierung der Verbrennungsluft 115 in den Kegelhohlraum 114 kann durch Öffnen bzw. Schließen der Leitbleche 121a, 121b um einen im Bereich des Eintritts dieses Kanals in den Kegelhohlraum 114 plazierten Drehpunkt 123 optimiert werden, insbesondere ist dies vonnöten, wenn die ursprüngliche Spalt­ größe der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 verän­ dert wird. Selbstverständlich können diese dynamische Vorkeh­ rungen auch statisch vorgesehen werden, indem bedarfsmäßige Leitbleche einen festen Bestandteil mit den kegeligen Teil­ körpern 101, 102 bilden. Ebenfalls kann der Vormischbrenner 100 auch ohne Leitbleche betrieben werden, oder es können an­ dere Hilfsmittel hierfür vorgesehen werden.
Bezugszeichenliste
1 Erste Verbrennungsstufe, Magerstufe
2 Zweite Verbrennungsstufe, nahstöchiometrische Stufe
3 Luft
4 Rauchgas konditioniert
6 Luft/Rauchgas-Gemisch
7 Drosselklappe
8 Rauchgasverteiler
9 Rauchgase aus Stufe 2
10 Wärmetauscher
11 Verdichter
12 Ringkammer
13 Eindüsungslöcher
14 Brennstoff/Rauchgas-Gemisch
15 Brennstoff
16 Wärmetauscher
17 Kesselfeuerraum
18 Rauchgase Kamin
19 Kamin
100 Brenner
101, 102 Teilkörper
101a, 102a Zylindrische Angangsteile
101b, 102b Längssymmetrieachsen
103 Brennstoffdüse
104 Brennstoffeindüsung
105 Brennstoffeindüsungsprofil
106 Rückströmzone (Vortex Breakdown)
107 Flammenfront
108, 109 Brennstoffleitungen
110 Frontwand
110a Luftbohrungen
110b Kühlluft
112 Flüssiger Brennstoff
113 Gasförmiger Brennstoff
114 Kegelhohlraum
115 Verbrennungsluft
116 Brennstoff-Eindüsung
117 Brennstoffdüsen
119, 120 Tangentiale Lufteintrittsschlitze
121a, 121b Leitbleche
122 Brennraum
123 Drehpunkt der Leitbleche

Claims (9)

1. Verfahren zum Betrieb einer Feuerungsanlage, welche im we­ sentlichen aus einer ersten mit einem Brenner betreibbaren Verbrennungsstufe und einer dieser nachgeschalteten zweiten Verbrennungsstufe besteht, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbrennungsluft (115) für die erste Verbrennungsstufe (1) ein Gemisch (6) aus Luft (3) und rückgeführtem Rauchgas (4) in den Brenner (100) einströmt, daß die Heißgase aus dieser ersten Verbrennungsstufe (1) vor Eintritt in die zweite Ver­ brennungsstufe (2) kalorisch moderiert werden, daß kopfsei­ tig der zweiten Verbrennungsstufe (2) in die Heißgase ein Gemisch (14) aus Brennstoff (15) und rückgeführtem Rauchgas (4) eingegeben wird, und daß die Verbrennung in dieser zwei­ ten Verbrennungsstufe (2) durch Selbstzündung ausgelöst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rückgeführten Rauchgase (4) für die erste und zweite Verbren­ nungsstufe (1, 2) vor deren Zumischung mit einem anderen Me­ dium (3, 15) kalorisch moderiert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verbrennungsstufe (1) als Magerstufe mit einem Sauer­ stoffgehalt von 9-13% betrieben wird, und daß die zweite Verbrennungsstufe (2) als nahstöchiometrische Stufe mit einem Sauerstoffgehalt von 2-4% betrieben wird.
4. Feuerungsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei die Feuerungsanlage im wesentlichen aus einer ersten mit einem Brenner betreibbaren Verbrennungsstufe und einer nachgeschalteten zweiten Verbrennungsstufe besteht, dadurch gekennzeichnet, daß stromab der ersten Verbrennungsstufe (1) kopfseitig der zweiten Verbrennungsstufe (2) eine Ringkammer (12) angeordnet ist, daß die Wand der Ringkammer (12) Öff­ nungen (13) für die Eindüsung eines Gemisches (14) aus rück­ geführtem Rauchgas (4) und Brennstoff (15) aufweist, und daß der Brenner (100) mit einer verdichteten Verbrennungsluft (115) betreibbar ist.
5. Feuerungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (100) aus mindestens zwei hohlen, kegelförmigen, in Strömungsrichtung ineinandergeschachtelten Teilkörpern (101, 102) besteht, deren jeweilige Längssymmetrieachsen (101b, 102b) gegeneinander versetzt verlaufen, daß die be­ nachbarten Wandungen der Teilkörper (101, 102) in deren Längserstreckung tangentiale Kanäle (119, 120) für einen Ver­ brennungsluftstrom (115) bilden, daß im von den Teilkörpern (101, 102) gebildeten Kegelhohlraum (114) mindestens eine Brennstoffdüse (103) vorhanden ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der tangentialen Kanäle (119, 120) in deren Längser­ streckung weitere Brennstoffdüsen (117) angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dich die Teilkörper (101, 102) in Strömungsrichtung unter ei­ nem festen Winkel kegelig erweitern.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkörper (101, 102) in Strömungsrichtung eine zunehmende Kegelneigung aufweisen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkörper (101, 102) in Strömungsrichtung eine abnehmende Kegelneigung aufweisen.
DE4422535A 1994-06-28 1994-06-28 Verfahren zum Betrieb einer Feuerungsanlage Withdrawn DE4422535A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4422535A DE4422535A1 (de) 1994-06-28 1994-06-28 Verfahren zum Betrieb einer Feuerungsanlage
US08/439,241 US5545032A (en) 1994-06-28 1995-05-11 Method of operating a firing installation
EP95810376A EP0690263B1 (de) 1994-06-28 1995-06-08 Verfahren zum Betrieb einer Feuerungsanlage
DE59507869T DE59507869D1 (de) 1994-06-28 1995-06-08 Verfahren zum Betrieb einer Feuerungsanlage
JP7161251A JPH08166108A (ja) 1994-06-28 1995-06-27 燃焼装置の運転方法および燃焼装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4422535A DE4422535A1 (de) 1994-06-28 1994-06-28 Verfahren zum Betrieb einer Feuerungsanlage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4422535A1 true DE4422535A1 (de) 1996-01-04

Family

ID=6521662

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4422535A Withdrawn DE4422535A1 (de) 1994-06-28 1994-06-28 Verfahren zum Betrieb einer Feuerungsanlage
DE59507869T Expired - Fee Related DE59507869D1 (de) 1994-06-28 1995-06-08 Verfahren zum Betrieb einer Feuerungsanlage

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE59507869T Expired - Fee Related DE59507869D1 (de) 1994-06-28 1995-06-08 Verfahren zum Betrieb einer Feuerungsanlage

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5545032A (de)
EP (1) EP0690263B1 (de)
JP (1) JPH08166108A (de)
DE (2) DE4422535A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19542644B4 (de) * 1995-11-17 2008-12-11 Alstom Vormischverbrennung

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9425691D0 (en) * 1994-12-20 1995-02-22 Boc Group Plc A combustion apparatus
DE59702928D1 (de) * 1997-03-18 2001-02-22 Alstom Power Schweiz Ag Baden Verfahren zum Betrieb eines drallstabilisierten Brenners sowie Brenner zur Durchführung des Verfahrens
EP1262714A1 (de) 2001-06-01 2002-12-04 ALSTOM (Switzerland) Ltd Brenner mit Abgasrückführung
US7074033B2 (en) * 2003-03-22 2006-07-11 David Lloyd Neary Partially-open fired heater cycle providing high thermal efficiencies and ultra-low emissions
DE102006000174B9 (de) * 2006-04-13 2009-04-16 Honeywell Technologies Sarl Öl-Vormischbrenner und Betriebsverfahren dafür
US20170114717A1 (en) * 2014-06-26 2017-04-27 Siemens Energy, Inc. Axial stage combustion system with exhaust gas recirculation
CN109595548B (zh) * 2018-12-04 2020-05-01 清华大学 浓淡返混式旋流煤粉燃烧器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4395223A (en) * 1978-06-09 1983-07-26 Hitachi Shipbuilding & Engineering Co., Ltd. Multi-stage combustion method for inhibiting formation of nitrogen oxides
GB2116308A (en) * 1982-03-08 1983-09-21 Westinghouse Electric Corp Improved Low-NOx, rich-lean combustor
DE3545524A1 (de) * 1985-12-20 1987-07-02 Kraftwerk Union Ag Mehrstufenbrennkammer fuer die verbrennung von stickstoffhaltigem gas mit verringerter no(pfeil abwaerts)x(pfeil abwaerts)-emission und verfahren zu ihrem betrieb
DE3707773A1 (de) * 1987-03-11 1988-09-22 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren und einrichtung zur prozesswaermeerzeugung
DE3903687C2 (de) * 1988-02-08 1993-09-16 Joh. Vaillant Gmbh U. Co, 42859 Remscheid, De
DE4242003A1 (de) * 1992-12-12 1994-06-16 Abb Research Ltd Prozesswärmeerzeuger

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH678568A5 (de) * 1989-03-15 1991-09-30 Asea Brown Boveri
CH679692A5 (de) * 1989-04-24 1992-03-31 Asea Brown Boveri
CH680816A5 (de) * 1989-04-27 1992-11-13 Asea Brown Boveri
DE4034008A1 (de) * 1989-11-07 1991-05-08 Siemens Ag Zwei- oder mehrstufige kesselfeuerung mit geringer, no(pfeil abwaerts)x(pfeil abwaerts)-emission und entsprechende verfahren
US5201650A (en) * 1992-04-09 1993-04-13 Shell Oil Company Premixed/high-velocity fuel jet low no burner
DE4320212A1 (de) * 1993-06-18 1994-12-22 Abb Research Ltd Feuerungsanlage

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4395223A (en) * 1978-06-09 1983-07-26 Hitachi Shipbuilding & Engineering Co., Ltd. Multi-stage combustion method for inhibiting formation of nitrogen oxides
GB2116308A (en) * 1982-03-08 1983-09-21 Westinghouse Electric Corp Improved Low-NOx, rich-lean combustor
DE3545524A1 (de) * 1985-12-20 1987-07-02 Kraftwerk Union Ag Mehrstufenbrennkammer fuer die verbrennung von stickstoffhaltigem gas mit verringerter no(pfeil abwaerts)x(pfeil abwaerts)-emission und verfahren zu ihrem betrieb
DE3707773A1 (de) * 1987-03-11 1988-09-22 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren und einrichtung zur prozesswaermeerzeugung
DE3903687C2 (de) * 1988-02-08 1993-09-16 Joh. Vaillant Gmbh U. Co, 42859 Remscheid, De
DE4242003A1 (de) * 1992-12-12 1994-06-16 Abb Research Ltd Prozesswärmeerzeuger

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19542644B4 (de) * 1995-11-17 2008-12-11 Alstom Vormischverbrennung

Also Published As

Publication number Publication date
DE59507869D1 (de) 2000-04-06
US5545032A (en) 1996-08-13
EP0690263A3 (de) 1996-07-17
EP0690263B1 (de) 2000-03-01
EP0690263A2 (de) 1996-01-03
JPH08166108A (ja) 1996-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0503319B1 (de) Brenner für eine Vormischverbrennung eines flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoffes
EP0029619B1 (de) Brennkammer einer Gasturbine mit Vormisch/Vorverdampf-Elementen
DE69828916T2 (de) Emissionsarmes Verbrennungssystem für Gasturbinentriebwerke
EP0436113B1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Feuerungsanlage
DE4416650A1 (de) Verbrennungsverfahren für atmosphärische Feuerungsanlagen
DE4326802A1 (de) Brennstofflanze für flüssige und/oder gasförmige Brennstoffe sowie Verfahren zu deren Betrieb
DE19717721A1 (de) Brennereinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Brennereinrichtung für eine NOx- und CO-arme Verbrennung
DE3432971A1 (de) Verfahren zum liefern von kraftstoff fuer einen gasturbinen-combustor
EP0694740A2 (de) Brennkammer
EP0095788A1 (de) Brennkammer einer Gasturbine und Verfahren zu deren Betrieb
DE4223828A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Brennkammer einer Gasturbine
CH622081A5 (de)
EP0392158B1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Feuerungsanlage mit fossilen Brennstoffen
EP0394911B1 (de) Feuerungsanlage
EP0394800B1 (de) Vormischbrenner für die Heissgaserzeugung
EP0433789A1 (de) Verfahren für eine Vormischverbrennung eines flüssigen Brennstoffes
EP0816759B1 (de) Vormischbrenner und Verfahren zum Betrieb des Brenners
EP1754937B1 (de) Brennkopf und Verfahren zur Verbrennung von Brennstoff
DE4422535A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Feuerungsanlage
EP0602396B1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Wärmeerzeugers
DE4409918A1 (de) Brenner zum Betrieb einer Brennkammer
DE19704802A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Verbrennen von Brennstoff
EP0543155B1 (de) Verfahren für eine schadstoffarme Verbrennung in einem Kraftwerkskessel
DE4330082C2 (de) Brenner zur stöchiometrischen Verbrennung von flüssigem oder gasförmigem Brennstoff
DE19505614A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Vormischbrenners

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: LUECK, G., DIPL.-ING. DR.RER.NAT., PAT.-ANW., 7976

8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: ZIMMERMANN & PARTNER, 80331 MUENCHEN

8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: ROESLER, U., DIPL.-PHYS.UNIV., PAT.-ANW., 81241 MU

8139 Disposal/non-payment of the annual fee