DE69827663T2

DE69827663T2 - Brennvorrichtung zur behandlung von verbrennungsabgas

Info

Publication number: DE69827663T2
Application number: DE69827663T
Authority: DE
Inventors: Yoshiro Hiratsuka-shi TAKEMURA; Kohtaro Machida-shi KAWAMURA; Yuji Kouza-gun SHIRAO; Rikiya Yokohama-shi NAKAMURA
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1998-11-19
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2018-11-20
Also published as: DE69827663D1; EP1033533B1; WO1999027301A1; JP4066107B2; EP1033533A4; KR20010022715A; US20020192610A1; KR100530448B1; EP1033533A1; US6682342B2; JPH11218317A; US6796794B2; US6494711B1; US20030054314A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungsvorrichtung (Burner) für die Abgasbehandlung und zwar verwendbar in Abgasbehandlungsanlagen der Verbrennungsbauart zum Zwecke der Verbrennungsbehandlung von schädlichen und brennbaren Abfallgas welches beispielsweise Folgendes enthält: Silangas (SiH₄) oder Halogengas (NF₃, CIF₃, SF₆, CHF₃, C2F₆, CF₄ usw.).
Hintergrund
Ein Halbleiterherstellungssystem gibt beispielsweise ein Gas ab, welches schädliche und brennbare Gase enthält, wie beispielsweise Silan (SiH₄) und Disilan (Si2H₆). Ein derartiges Ab- oder Abfallgas kann nicht in die Atmosphäre wie es ist emittiert werden. Es ist daher die übliche Praxis ein derartiges Abgas in ein Vorbehandlungssystem einzuführen, wo es durch Oxidation durch Verbrennung harmlos gemacht wird. Für diese Verbrennung wird im großen Umfang ein Verfahren verwendet, bei dem Flammen in einem Ofen durch Verwendung eines Hilfsbrenngases gebildet werden und das Abgas- oder Abfallgas in diesen Flammen verbrannt wird.
Ein derartiges Abgasbehandlungssystem der Verbrennungsbauart verwendet üblicherweise ein brennbares Hilfsbrenngas (brennbares Hilfsgas) welches im Wesentlichen aus einem Brennstoffgas beispielsweise Wasserstoff, Stadtgas oder Flüssiggas und einem Oxidationsagents- oder Oxidationsmittel wie beispielsweise Sauerstoff und Luft besteht. Der größte Teil der laufenden Kosten des Systems sind die Kosten die durch den Brennstoffgasverbrauch und den Verbrauch an Oxidationsmitteln entstehen. Es ist demgemäß ein Maß für die Auswertung der Leistungsfähigkeit dieser Art eines Systems die Frage zu beantworten wie viel schädliches Abfallgas in effizienter Weise mit einer minimalen Menge an Hilfsbrenngasen zerstört werden kann.
Wenn beispielsweise Silan oxidiert wird, wird Siliziumdioxid (SiO₂) gebildet. Siliziumdioxid (SiO₂) ist eine pulvrige Substanz, die an der Wandoberfläche der Verbrennungskammer und den Brenneranschlüssen anhaften kann was zu einer schlechten Verbrennung führt oder das Verstopfen der Verbrennungskammer verursacht. Es ist daher notwendig periodisch einen Reinigungsvorgang durchzuführen, um das Siliziumdioxid (SiO₂) zu entfernen. Die Reinigung wird durch eine manuelle Operation gemäß dem Stand der Technik vorgenommen. Demgemäß gilt, dass je länger das Reinigungsintervall ist desto leichter die Wartung wird. Das Reinigungsintervall ist auch einer der wichtigen Faktoren bei der Auswertung der Leistungsfähigkeit eines Abgasbehandlungssystems der Verbrennungsbauart.
In den 23 und 24 ist eine allgemeine Anordnung einer Verbrennungsvorrichtung dargestellt, die in einem Abgasbehandlungssystems der konventionellen Verbrennungsbauart verwendet wird. Eine zylindrische Verbrennungskammer 1 besitzt eine Abgasdüse 2 vorgesehen in der Mitte der Decke derselben, um ein Abgas A, welches zu behandeln ist, in die Verbrennungskammer 1 einzuführen. Eine Vielzahl von Hilfsbrenngasdüsen 3 ist um den Außenumfang der Abgasdüse 2 vorgesehen, um ein Hilfsbrenngas B in die Verbrennungskammer 1 einzuführen. Ein Verbrennungsgasauslass 4 ist integral mit dem unteren Ende der Verbrennungskammer 1 verbunden. Auf diese Weise wird das Abgas A durch die Flammenmitte gebildet in einer Seite an Seite Beziehung entlang eines Kreises durch das Hilfsbrenngas B eingespritzt durch die Hilfsbrenngasdüsen 3 geleitet. Nach der Hindurchleitung wird das Abgas A mit den Flammen zum Zwecke der Verbrennung gemischt. Das sich ergebende Verbrennungsgas wird durch den Verbrennungsgasauslass 4 zur Außenseite abgegeben.
Derzeit wird die Wärmezerstörung- oder Wärmedestruktion als das am weitesten verwendete Verfahren zur Zerstörungs- oder Destruktionsbehandlung eines Halogengases angesehen, was eine Hauptursache der globalen Erwärmung ist. Das heißt, die Zerstörung oder Zerlegung eines Halogengases be nötigt Hochtemperaturbedingungen, die durch eine riesige Wärmemenge erzeugt werden oder es wird eine enorme Menge an Anregungsenergie benötigt und zwar erzeugt durch Plasma oder dergleichen. Unter Verwendung einer derartigen Technik wird die Zerstörungs- oder Zerlegungsbehandlung eines Halogengases in einer Zerstörung- oder Zerlegungsbehandlungsanlage durchgeführt und zwar mit einer Heizvorrichtung beispielsweise einem Heizer oder einem Plasmagenerator und zwar unter Verwendung eines komplizierten Kontrollmechanismus beispielsweise einer Sicherheitsvorrichtung.
In dem oben beschriebenen konventionellen System werden jedoch die Flammen des Hilfsbrenngases nach vorne gegenüber den Hilfsbrenngasdüsen gebildet. Demgemäß kann das Abgas, welches vorwärts gegenüber der Abgasdüse injiziert wird, die innerhalb der Hilfsbrenngasdüsen vorgesehen ist, nicht stets ausreichend sich mit den Flammen des Hilfsbrenngases vermischen. Daher ist der Wirkungsgrad oder die Effizienz der Zerstörung oder der Destruktion Ab- bzw. des Abfallgases nicht zufrieden stellend hoch. Um die Effizienz der Zerstörung zu erhöhen ist es notwendig die zugeführte Hilfsbrenngasmenge zu erhöhen, um so große Flammen zu bilden, wodurch gestattet wird, dass das Abgas leicht verbrennt. Wenn jedoch die Menge an zugeführtem Hilfsbrenngas erhöht wird, wird die Hilfsbrenngasmenge die nicht zur Zerstörung des Abgases beiträgt auch ansteigen, was einen Anstieg der laufenden Kosten des Systems zur Folge hat. Darüber hinaus haftet das sich ergebende Siliziumdioxid (SiO₂) von der Verbrennung des Abgases in unerwünschter Weise an der Wandoberfläche der Verbrennungskammer an. Somit muss abhängig von den Umständen die Reinigungsoperation einmal oder zweimal pro Woche durchgeführt werden. Zudem macht die Zerstörungs- oder Destruktionsbehandlung eines Halogengases eine komplizierte Ausrüstung oder Anlage erforderlich.
Es sei bemerkt, dass verschiedene Techniken zur Lösung der oben beschriebenen Probleme vorgeschlagen wurden. Beispielsweise werden Flammen, die in einer Seite an Seite Beziehung entlang eines Kreises erzeugt werden, derart geformt, dass das entfernt gelegene Ende jeder Flamme sich zu der Mitte des Kreises neigt, wodurch gestattet wird, dass Abgas in effizienterweise dem Hochtemperaturteil jeder einzelnen oder individuellen Flamme ausgesetzt wird. Gemäß einer weiteren Technik werden Flammenrohre vorgesehen, um die Flammen für eine erhöhte Zeitperiode aufrecht zu erhalten, wodurch gestattet wird, dass die Flammen und das Abgas einander effizient kontaktieren. Diese Verfahrensweisen haben jedoch die oben genannten Probleme nicht vollständig gelöst. Es wurde auch ein Verfahren zur Destruktionsbehandlung eines Halogengases unter Verwendung einer Verbrennungsvorrichtung vorgeschlagen. Bei diesem Verfahren kann jedoch die Effizienz oder der Wirkungsgrad der Zerstörung in einem beträchtlichen Ausmaß sich mit der Verbrennungsrate verändern. Daher hat das vorgeschlagene Verfahren die oben genannten Probleme nicht vollständig gelöst.
Im Hinblick auf die obigen Umstände ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine Verbrennungsvorrichtung für die Abgasbehandlung vorzusehen und zwar verwendbar in einem Abgasbehandlungsverarbeitungssystem der Verbrennungsbauart, wobei eine hohe Effizienz oder ein hoher Wirkungsgrad der Zerstörung oder der Destruktion des Abfallgases vorgesehen wird und doch das Reinigungsintervall verlängert wird, wobei ferner dieses System in der Lage ist die Destruktionsbehandlung eines Halogengases mit hoher Effizienz durchzuführen.
In den Patent Abstracts of Japan Band 008, Nr. 104 (M-296), 16. Mai 1984 (1984-05-16) & JP 59 015718 A (Kiyoshi Okonogi, Others:01), 26. Januar 1984 (1984-01-26) wird ein Paar von Injektions- oder Einlassanschlüssen (für Einspritzhilfsölbrenner) offenbart, die Diagonal in der Umfangswand der Flammenstabilisierungszone derart angeordnet sind, dass sie einander gegenüberliegen, um Öl in die Mitte davon einzuspritzen. Kein Wirbelflammenfluss wird um die Mittelachse der Flammenstabilisierungszone herum gebildet.
US 4913069 A offenbart eine ringförmige Bandverwirbelung innerhalb einer Verbrennungsvorrichtung durch Blasen von Rauch, dass heißt eines Abfallabgases, tangential in die Verbrennungsvorrichtung durch die Seitenwand mit tels der Wirkung eines Gebläses. Ein Brennstoff und Luft werden radial in die Verbrennungsvorrichtung (Incenerator) durch einen Brenner eingeblasen und somit wird eine Flamme radial innerhalb der Verbrennungsvorrichtung gebildet.
Der Brenneranschluss zum Eingeben des Abgases ist nicht der Bodenwand der Flammenstabilisierungszone entlang eines Umfangs der Bodenwand angeordnet und ein Brenneranschluss zur Eingabe eines Hilfsbrenngases ist nicht zur Erzeugung eines wirbelnden Flammenflusses vorgesehen.
US 3898317 A lehrt die Bildung eines wirbelnden Flammenflusses durch Einspritzen eines Gases und Luft von Tangentialbrennern. Ein Abgasrauch, dass heißt ein Abgas wird in die Mitte des Verbrennungs- oder Incinerationssystems eingeführt, dass heißt es tritt ein wirbelnder Flammenfluss durch einen in der Mitte angeordneten Stapel auf.
Anders als bei der vorliegenden Erfindung ist keine Vielzahl von Brenneranschlüssen für Abgas in der Bodenwand einer Flammenstabilisierungszone vorgesehen und zwar entlang eines Umfangs davon und Abgas wird nicht in den wirbelnden Flammenfluss eingegeben ausgebildet in der Flammenstabilisierungszone zur Mischung des Abgases mit dem wirbelnden Flammenfluss innerhalb der Flammenstabilisierungszone. Auch wird das Abgas nicht in den Umfang des wirbelnden Flammenflusses eingegeben, um hinreichender Weise oder effizient eine Mischung mit der Flamme wie bei der Erfindung vorzusehen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Verbrennungsvorrichtung für die Abgasbehandlung nach Anspruch 1 und 8 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Verbrennungsvorrichtung (Combustor) für die Abgasbehandlung vorgesehen und zwar gekennzeichnet durch das Vorhanden sein einer Flammenstabilisierungszone umgeben von einer Umfangswand und abgeschlossen mit einer Bodenwand. Die Flammenstabilisierungszone ist auf eine Verbrennungskammer hinweisend vorgesehen. Ein Brenneranschluss für ein Hilfsbrenngas ist in der Umfangswand vorgesehen, um ein Hilfsbrenngas in die Flammenstabilisierungszone einzuspritzen oder zu injizieren, und um so einen wirbelnden Fluss oder eine Wirbelströmung zu erzeugen. Ein Brenneranschluss für Abgas ist in der Bodenwand vorgesehen, um ein Abgas in die Flammenstabilisierungszone einzublasen oder zu injizieren.
Das Hilfsbrenngas wird somit in die Flammenstabilisierungszone injiziert, um eine wirbelnde Strömung zu erzeugen, wodurch in effizienter Weise die Flamme des Hilfsbrenngases mit dem zu behandelnden Abgas vermischt wird, wobei auf diese Weise gestatte wird, dass Abgas durch Verbrennung mit hoher Effizienz zerstört bzw. zerlegt wird. Darüber hinaus wird verhindert, dass sich aus der Verbrennung von Silangas oder dergleichen ergebendes Siliziumdioxid SiO₂ in der Nähe der Brenneranschlüsse oder an der Wandoberfläche der Verbrennungskammer anhaftet und zwar geschieht dies durch die wirbelnde Flamme (Swirling Flame) und die wirbelnde Strömung (Swirling Flow). Auf diese Weise kann das Abgas in stabilerweise durch Verbrennung für eine lange Zeitperiode behandelt werden.
Im Falle einer zylindrischen Verbrennungskammer kann die Umfangswand durch die Innenumfangsoberfläche eines zylindrischen Gliedes gebildet werden.
Es ist vorzuziehen, dass eine die Verbrennungskammer bildende Wandoberfläche mit einer Luftinjektionsdüse ausgestattet ist, und zwar zum Injiizieren von Luft in die Verbrennungskammer. Auf diese Weise wird das der Verbrennungsbehandlung ausgesetzte Gas mit der von der Luftinjektionsdüse injizier ten Luft gekühlt. Darüber hinaus kann das gekühlte Verbrennungsgas schnell aus der Verbrennungskammer abgegeben werden.
Es ist bevorzugt, dass die Luftinjektions- oder Einspritzdüse derart vorgesehen ist, dass von der Lufteinspritzdüse eingespritzte Luft eine wirbelnde Strömung oder einen Wirbelfluss in der Verbrennungskammer bildet. Auf diese Weise ist es möglich das Gas zu kühlen, das der Verbrennungsbehandlung ausgesetzt ist, wobei das gekühlte Gas aus der Verbrennungskammer abgegeben wird und Siliziumdioxid (SiO₂) von der Wandoberfläche der Verbrennungskammer effizienter entfernt wird.
Es ist ferner vorzuziehen, dass die Bodenwand mit einer primären Luftinjektionsdüse zum Injizieren von Primärluft in die Flammenstabilisierungszone versehen ist. Auf diese Weise kann die Verbrennungsfähigkeit verbessert werden und Siliziumdioxid (SiO₂) anhaftend an den Oberflächen der inneren und äußeren Wände, die die Flammenstabilisierungszone definieren, kann noch effizienter entfernt werden.
Vorzuziehen ist, dass der Innendurchmesser der Verbrennungskammer und der Innendurchmesser der Umfangswand der Stabilisierungszone annähernd identisch miteinander sind. Somit wird eine Region oder Zone stagnanter Strömung eliminiert und es ist möglich zu verhindern, dass pulvriges Siliziumdioxid (SiO₂) an der Innenwand der Flammenstabilisierungszone oder der Verbrennungskammer anhaftet und zwar ist dies in einer noch effektiveren Weise möglich.
Eine Luftdüse für Sekundärverbrennung kann in der Umfangswand der Flammenstabilisierungszone vorgesehen sein und zwar stromabwärts gegenüber dem Brenneranschluss für Hilfsbrenngas, wodurch eine Flamme primärer Verbrennung reduziert wird und eine Oxidierungsflamme sekundärer Verbrennung durch die Luft in der Flammenstabilisierungszone gebildet wird, wodurch es möglich gemacht wird, die Effizienz der Zerstörung des Abfallgases oder des Abgases insbesondere eines Halogengases zu verbessern.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Verbrennungsvorrichtung (Combustor) für die Abgasbehandlung dadurch gekennzeichnet, dass eine Flammenstabilisierungszone vorgesehen ist und zwar umgeben von einer Umfangswand und geschlossen mit einer Bodenwand. Die Flammenstabilisierungszone ist derart vorgesehen, dass sie zu einer Verbrennungskammer hinweist. Ein Brenneranschluss für Abgas ist in der Bodenwand vorgesehen, um ein Abgas in die Flammenstabilisierungszone zu injizieren. Eine Lufteinspritzdüse ist in der Umfangswand der Flammenstabilisierungszone nahe der Bodenwand vorgesehen, um Luft derart einzuspritzen oder zu injizieren, dass eine wirbelnde Strömung erzeugt wird. Ein Brenneranschluss für Hilfsbrenngas ist in der Umfangswand der Flammenstabilisierungszone vorgesehen und zwar weg von der Bodenwand zum Injizieren eines Hilfsverbrennungsgases wie beispielsweise eines Brenngases oder eines vorgemischten Gases und zwar geschieht die Injektion in die Flammenstabilisierungszone um so eine wirbelnde Strömung oder einen wirbelnden Fluss zu erzeugen.
Somit wird eine Luftströmung von der Luftinjektionsdüse erzeugt und zwar vorgesehen in der Umfangswand der Flammenstabilisierungszone nahe der Bodenwand um so eine wirbelnde Strömung oder einen wirbelnden Fluss zu erzeugen. Daher kann die Umfangswand der Flammenstabilisierungszone gekühlt werden. Demgemäß wird das Hilfsbrenngas injiziert von dem Brenneranschluss für Hilfsbrenngas, weg von der Bodenwand, gekühlt und auf diese Weise kann eine stabile Verbrennung fortgesetzt werden. Ferner wird die wirbelnde Strömung der Flamme beschleunigt, so dass es möglich ist zu verhindern das Siliziumdioxid (SiO₂) das sichaus der Verbrennung von Silan (SiH₄) ergibt an der Umfangswand der Flammenstabilisierungszone oder Verbrennungskammer anhaftet und zwar geschieht dies noch effektiver.
Bevorzugt wird, dass das Hilfsbrenngas ein überreiches vorgemischtes Gas ist, welches ein Brennstoffgas oberhalb einer stoichiometrischen Menge enthält. Auf diese Weise ist es möglich unterschiedliche Flammen zu bilden, dass heisst eine oxidierende Flamme und eine reduzierende Flamme und somit ist es ferner möglich die Effizienz der Zerstörung oder Zerlegung eines Halogengases effizienter vorzusehen.
Es ist bevorzugt, dass eine Sekundärverbrennungslufteinspritzt- oder Injektionsdüse in einer Wandoberfläche vorgesehen ist, die sich von der Umfangswand der Flammenstabilisierungszone aus erstreckt, um die Verbrennungskammer zu bilden, oder aber in einer Umfangswandoberfläche nahe dem unteren Ende der Flammenstabilisierungszone. Auf diese Weise kann die Hochtemperaturzone nach unten vergrößert werden und die Effizienz der Zerstörung eines Halogengases kann erhöht werden.
Es ist vorzuziehen, dass der Innendurchmesser der Verbrennungskammer und der Innendurchmesser der Umfangswand der Flammenstabilisierungszone annähernd identisch miteinander sind. Auf diese Weise wird eine stagnierende Strömungszone eliminiert und es ist möglich zu verhindern, dass pulvriges Siliziumdioxid (SiO₂) an der Innenwand der Stabilisierungszone oder der Verbrennungskammer anhaftet, und zwar geschieht dies in einer effektiveren Weise.
Es ist vorzuziehen, dass der Brenneranschluss für ein brennbares Hilfsgas (auxiliary combustible gas) schräg nach unten weisend vorgesehen wird. Auf diese Weise ist es möglich das Erhitzen des zylindrischen Gliedes zu unterdrücken und auch den Temperaturanstieg und somit ist es möglich die Wärmebeständigkeitslebensdauer zu verlängern. Zudem ist es möglich den Hochtemperaturzustand des Gases beizubehalten und die Effizienz der Zerstörung eines Halogengases zu erhöhen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Vertikalschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
2 ist ein Schnitt längs Linie II-II in 1.
3 ist ein Vertikalschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
4 ist eine Schnitt längs Linie IV-IV in 3.
5 ist ein Vertikalschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Schnitt längs Linie VI-VI der Erfindung in 5;
7 ist ein Vertikalschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
8 ist eine Schnitt längs Linie VIII-VIII in 7.
9 ist ein Vertikalschnitt eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung.
10 ist eine Schnitt längs Linie X-X in 9.
11 ist ein Vertikalschnitt eines sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
12 ist eine Schnitt längs Linie VII-VII in 11.
13 ist ein Vertikalschnitt eines siebten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
14 ist eine Schnitt längs Linie XIV-XIV in 13.
15 ist ein Vertikalschnitt eines achten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
16 ist eine Schnitt längs Linie XVI-XVI in 15.
17 ist ein Vertikalschnitt eines neunten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
18 ist eine Schnitt längs Linie XVIII-XVIII in 17.
19 ist ein Vertikalschnitt eines zehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
20 ist eine Schnitt längs Linie XX-XX in 19.
21 ist ein Vertikalschnitt eines 11 Ausführungsbeispiels der Erfindung.
22 ist eine Schnitt längs Linie XXII-XXII in 21.
23 ist ein Vertikalschnitt eines konventionellen Beispiels.
24 ist eine Schnitt längs Linie XXIV-XXIV in 23.
Ausführungsbeispiele der Erfindung
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden unten unter Bezugnahme auf die 1 bis 22 beschrieben.
Die 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine Flammenstabilisierungszone 15 weist zu einer Verbrennungskammer 11 hin und zwar umgeben durch eine Ofenwand 10. Die Flammenstabilisierungszone 15 ist von einer Umfangswand 13 umgeben und zwar gebildet durch die Innenumfangsoberfläche eines zylindrischen Gliedes 12. Die Flammenstabilisierungszone 15 ist mit einer Bodenwand 14 abgeschlossen. Das Zylinderglied ist integral mit der Bodenwand 14 geformt.
Eine Vielzahl (im dargestellten Ausführungsbeispiel 4) von Abgaskammern 20 ist in der Bodenwand 14 vorgesehen, um ein Abgas A zu enthalten und einzuführen, und zwar ein Abgas A welches behandelt werden soll beispielsweise ein Abgas von einem Halbleiterherstellungssystem und zwar Silan (SiH₄) oder dergleichen enthaltend und bestehend hauptsächlich aus Stickstoff. Ein brennbares Hilfsgas enthaltende Kammer 21 ist in der Bodenwand 14 und dem Zylinderglied 12 vorgesehen, welches sich von der Bodenwand 14 aus erstreckt. Die brennbares Hilfsgas enthaltene Kammer 21 (Hilfsbrenngaskammer) enthält und führt ein brennbares Hilfsgas (Hilfsbrenngas) B, beispielsweise ein vorgemischtes Gas aus Wasserstoff und Sauerstoff, und führt dies ein.
Die untere Oberfläche (Unterseite) der Bodenwand 14 ist mit einer Vielzahl von Brenneranschlüssen 22 für Abgas ausgestattet, die sich von den entsprechenden Abgaskammern 20 aus erstrecken und in die Flammenstabilisierungszone 15 öffnen. Die Innenumfangsoberfläche des Zylinderglieds ist mit einer Vielzahl mit Brenneranschlüssen 23 für Hilfsbrenngas ausgestattet, die die Verbindung oder Kommunikation zwischen der Hilfsbrenngaskammer 21 und der Flammenstabilisierungszone 15 vorsehen. Die Brenneranschlüsse 23 für das Hilfsbrenngas erstrecken sich annähernd tangential zu der Flammenstabilisierungszone 15, um das Hilfsbrenngas B in die Flammenstabilisierungszone 15 zu injizieren oder einzugeben, um so wirbelnde Strömungen (swirling flows) zu bilden.
Ferner ist eine Vielzahl von Lufteinspritz- oder Injektionsdüsen 24 in einer Endoberfläche 12a des Zylinderglieds 12 vorgesehen und zwar in Verbindung mit Zylinderglied 12 und der Seitenoberfläche der Verbrennungskammer 11 und zwar einen Teil der Verbrennungskammer 11 bildend. Die Lufteinspritzdüsen 24 spritzen oder injizieren Luft C in die Verbrennungskammer 11. Zudem ist ein Verbrennungsgasauslass 25 integral mit dem unteren Ende der Verbrennungskammer 11 verbunden.
Als nächstes wird der Betrieb dieses Ausführungsbeispiels beschrieben.
Als erstes wird das Hilfsbrenngas in die Hilfsbrenngaskammer 21 eingeführt und darin gehalten, es wird sodann von den Brenneranschlüssen 23 für Hilfsbrenngas welches in der Innenumfangsoberfläche des Zylinderglieds 12 vorgesehen ist in die Flammenstabilisierungszone 15 derart eingespritzt oder injiziert, um so wirbelnde Strömungen (Wirbelflüsse, sworling flows) erzeugen. Bei Zündung durch eine Zündkette (nicht gezeigt) bildet das Hilfsbrenngas B wirbelnde Flammen entlang der Innenumfangsoberfläche des Zylinderglieds 12.
Wie oben festgestellt, bildet das Hilfsbrenngas B wirbelnde Flammen. Die wirbelnden Flammen besitzen ein Merkmal das sie in stabiler Weise selbst mit einem kleinen Äquivalenzverhältnis brennen können. Anders ausgedrückt gilt Folgendes: Da die Flammen stark wirbeln liefern sie Wärme und Radikale zueinander. Ferner gilt: da die Flammen entlang der Innenumfangsoberfläche des Zylindergliedes 12 gebildet sind, wird die Wandoberfläche desselben erhitzt und nicht verbranntes Hilfsbrenngas B, beispielsweise vorgemischtes Gas, wird durch die erhitzte Wandoberfläche erhitzt. Infolge dessen werden die Flammenstabilisierungseigenschaften verbessert. Selbst bei einem so kleinen Äquivalenzverhältnis kann dieses nicht verbrannte Gas abgegeben werden, oder Kühlung kann in dem konventionellen System auftreten, wobei das Hilfsbrenngas B stabil verbrennen kann ohne nicht verbranntes Gas zu erzeugen und ohne Oszillationsverbrennung zu verursachen.
Inzwischen wird das zu behandelnde Abgas A, welches in die Abgaskammern 20 eingeführt und darin gehalten ist, in die Flammenstabilisierungszone 15 von den Brenneranschlüssen 22 für Abgas eingespritzt (injiziert), wobei diese sich zu der Unterseite der Bodenwand 14 öffnen. Infolge dessen mischt sich das Abgas A mit den wirbelnden Flammen des Hilfsbrenngases B und verbrennt. Da zu diesem Zeitpunkt Hilfsbrenngas B eingespritzt wird, um so stark in eine Richtung zu wirbeln, mischen sich die Flammen des Hilfsbrenngases B und des Abgases A miteinander in günstiger und effektiver Weise. Dem gemäß mischt sich das gesamte eingespritzte Abgas A mit den Flammen und verbrennt. Auf diese Weise wird die Effizienz der Brennzerstörung (Combustive Destruction) des Abgases sehr hoch.
Luft, die in die Verbrennungskammer 11 von der Lufteinspritz- oder Injektionsdüse 24 eingespritzt ist, wirkt wie folgt. Verbrennungsgas (Combustion Gas) hat nach der Verbrennungsbehandlung eine hohe Temperatur und es besteht daher die Notwendigkeit zur Kühlung. Darüber hinaus muss das Verbrennungsgas schnell zur Außenseite der Verbrennungskammer 11 abgegeben werden. Diesbezüglich wird die in die Verbrennungskammer 11 von den Luftinjektionsdüsen 24 injizierte Luft dem eine hohe Temperatur besitzende wirbelnden Gas der Verbrennungsbehandlung ausgesetzt und kühlt das Gas. Das in seiner Strömungsrate durch die Mischung erhöhte Abgas kann ungestört und glatt und schnell von der Verbrennungskammer 11 durch den Verbrennungsgasauslass 25 abgegeben werden.
Wenn ein vorgemischtes Gas als brennbares Hilfsgas (Auxiliary Combustible Gas) B verwendet wird und das Äquivalenzverhältnis des brennbaren Hilfsgases B reduziert wird, kann eine Niedrig-NO_x Verbrennung realisiert werden. Zudem, wenn wirbelnde Flammen gebildet werden, reduziert sich der Druck der Gasströmung in der Mitte des Wirbels. Infolgedessen treten in der Mitte des Wirbels selbst zirkulierende Strömungen auf, die von den vorderen Enden der Flammen nach hinten zu den Brenneranschlüssen 22 für Abgas und die Brenneranschlüsse 24 für Hilfsbrenngas fließen. Die zirkulierenden Strömungen oder Flüsse mischen sich mit den Flammen von den Brenneranschlüssen und dem Verbrennungsgas wodurch die Niedrig-NO_x Verbrennungsperformance verbessert wird.
Darüber hinaus hindern die wirbelnden Flammen von den Brenneranschlüssen 23 für das brennbare Hilfsgas das Siliziumdioxid (SiO₂), welches sich aus der Verbrennung von Silangas oder dergleichen ergibt, daran das an den Brenneranschlüssen 22 für Abgas oder den Brenneranschlüssen 23 für Hilfsbrenngas anhaftet. Insbesondere gilt Folgendes: Wenn Silan (SiH₄) oder dergleichen verbrennt, wird pulverförmiges Siliziumdioxid (SiO₂) gebildet. Wenn Siliziumdioxid (SiO₂) an den Nachbarschaften der Brenneranschlüsse 22 für Abgas und den Brenneranschlüssen 23 für Hilfsbrenngas anhaftet, kann es die Mengen an Hilfsbrenngas B und Abgas A die injiziert werden reduzieren oder auch die Richtungen dieser injizierten Gase, ändern, was bewirkt, dass die Injektion oder Einspritzung der Gase instabil wird. Unter solchen Umständen wird die Einspritzung der Gase nicht stabilisiert und es wird unmöglich eine stabile Verbrennung zu erreichen.
In diesem Ausführungsbeispiel bewirken jedoch die wirbelnden Flammen gebildet durch die Brenneranschlüsse 23 für Hilfsbrenngas, das schnelle Strömungen an den entfernt gelegenen Enden der Brenneranschlüsse 22 für Abgas und der Brenneranschlüsse 23 für Hilfsbrenngas hervorgerufen werden. Die schnellen Strömungen wirken derart, dass sie die entfernt gelegenen Endteile der Brenneranschlüsse 22 und 23 reinigen, wodurch das sich ergebende pulvrige Siliziumdioxid (SiO₂) am Anhaften an den entfernt gelegenen Endteilen der Brenneranschlüsse 22 und 23 gehindert wird.
Der Reinigungseffekt ist nicht auf die entfernt gelegenen Enden der Brenneranschlüsse 22 und 23 beschränkt. Das heißt, da die Flammen in der Verbrennungskammer 11 wirbeln, treten auch schnelle Strömungen entlang der Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11 auf. Die schnellen Strömungen oder Flüsse reinigen die Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11, wodurch Siliziumdioxid (SiO₂) oder dergleichen von der Wandoberfläche entfernt wird.
Somit wird Siliziumdioxid (SiO₂) und dergleichen anhaftend an den Oberflächen der Brenneranschlüsse 22 und 23 und der Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11 in einer selbst reinigenden Art und Weise durch die wirbeln den Strömungen entfernt. Es ist demgemäß möglich das manuelle Reinigungsbetriebsintervall zu verlängern und zwar in einem beträchtlichen Ausmaß und es ist somit möglich die Wartung zu erleichtern.
Obwohl dieses Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf einen zylinderförmigen Cobumstor oder eine zylinderförmige Verbrennungsvorrichtung angewandt wurde, erkennt man, dass die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise darauf beschränkt ist, sondern sie kann bei einer polygonalen Verbrennungsvorrichtung beispielsweise einer quadrangalischen Verbrennungsvorrichtung verwendet werden. Das gleiche gilt auch für jedes der folgenden Ausführungsbeispiele.
Die 3 und 4 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel besitzt das Zylinderglied 12, welches die Umfangswand 13 bildet, eine kronische Oberfläche als eine Endoberfläche 12a, die einen Teil der Verbrennungskammer 12 bildet. Die Endoberfläche 12a ist mit Luftinjektions- oder Einspritzdüsen 24a derart versehen, dass in die Verbrennungskammer 11 von den Lufteinspritzdüsen 24a eingespritzte Luft C wirbelnde Strömungen (Swirling Flows) erzeugt.
In diesem Ausführungsbeispiel werden die wirbelnden Strömungen in der Verbrennungskammer 11 durch Luft C produziert und zwar eingespritzt von den Lufteinspritzdüsen 24a, wodurch in kräftiger Weise wirbelnde Strömungen in der Verbrennungskammer 11 erzeugt werden, ohne die wirbelnden Strömungen von den Brenneranschlüssen 23 für das Hilfsbrenngas zu schwächen. Auf diese Weise wird das an der Seitenwand der Verbrennungskammer 11 anhaftende Siliziumdioxid noch effizienter entfernt.
Die 5 und 6 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine primäre Lufteinspritzdüse 30 in der Mitte bei der Bodenwand 14 vorgesehen. Die primäre Lufteinspritzdüse 30 erstreckt sich durch die Bodenwand 14 und öffnet sich in die Flammenstabilisierungszone 15 um primäre Luft D einzuspritzen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel erhöht die in die Flammenstabilisierungszone 15 von der Primärlufteinspritzdüse 30 gelieferte Primärluft die Sauerstoffdichte entsprechend dem Bedürfnis, wodurch es zugelassen wird, dass die Verbrennbarkeit oder Brennbarkeit verbessert wird. Darüber hinaus wird durch das Einspritzen der Primärluft D nach unten den wirbelnden Strömungen in der Flammenstabilisierungszone 15 eine Abwärtsgeschwindigkeit hinzugefügt, wodurch die Geschwindigkeit der Strömungen entlang der Oberfläche des Zylinderglieds 12 vergrößert wird. Auf diese Weise kann das an der Oberfläche des Zylinderglieds 12 anhaftende Siliziumdioxid noch effektiver entfernt werden.
Die 7 und 8 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel sind der Innendurchmesser des Zylinderglieds 12 und der Innendurchmesser der Verbrennungskammer 11 auf annähernd den gleichen Wert eingestellt. Bei dieser Anordnung wird der Wirbeldurchmesser der wirbelnden Strömungen annähernd gleich bis zum Auslass hin gehalten. Demgemäß können günstige Wirbelströmungen von der Flammenstabilisierungszone zum Auslass Aufrecht erhalten werden und eine stagnierende Strömungszone kann eliminiert werden. Auf diese Weise kann die Menge an pulvrigem Siliziumdioxid (SiO₂) anhaftend an der Wand in einem beträchtlichen Ausmaß reduziert werden.
Es sei bemerkt, dass in jedem der vorangegangenen Ausführungsbeispiele Keramikmaterialien und hitzebeständige Metallmaterialien zur Verwendung als Materialien zur Bildung eines Brenners für die Verbrennung geeignet sind. Obwohl ein Beispiel bei dem die vorliegende Erfindung auf Flammen angewandt wird, die nach unten in jedem Ausführungsbeispiel gezeigt injiziert werden, kann die vorliegende Erfindung auch auf Flammen angewandt werden, die horizontal injiziert werden. Das Hilfsbrenngas ist nicht notwendigerweise auf ein vorgemischtes Gas aus Wasserstoff und Sauerstoff begrenzt, sondern kann ein vorgemischtes Gas sein, hergestellt durch Mischen von Stadtgas oder Flüssiggas und Sauerstoff, Luft oder sauerstoffangereicherte Luft.
Die 9 und 10 zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Innendurchmesser des zylindrischen Glieds 12 und der Innendurchmesser der Verbrennungskammer 11 derart eingestellt, dass sie annähernd gleich sind wie im Fall des vierten Ausführungsbeispiel und die sekundären Lufteinspritzdüsen 31 für das Einspritzen der Sekundärluft E sind in der Umfangswand der Flammenstabilisierungszone vorgesehen und zwar stromabwärts gegenüber den Brenneranschlüssen für das Hilfsbrenngas. Das Hilfsbrenngas B ist ein überreiches vorgemischtes Gas, das an Brennstoff überreich ist. Das Hilfsbrenngas B wird eingespritzt, um von den Brenneranschlüssen 23 zu wirbeln, wodurch sich reduzierende Flammenwirbel in der Flammenstabilisierungszone bilden. Die reduzierenden Flammen und das Abgas A von den Düsen 22 werden in Kontakt ineinander gebracht um in reduzierender Weise das Abgas zu zerstören, insbesondere ein Halogengas. Ferner wird dem zerstörten Abgas eine hinreichende Sauerstoffmenge aus der von den sekundären Lufteinspritzdüsen 31 injizierten Luft hinzu gegeben, wobei diese stromabwärts von den Brenneranschlüssen vorgesehen sind, um so einen Überschusssauerstoffzustand zu schaffen, wodurch Oxidierungsflammen gebildet werden. Die oxidierende Zerstörung oder Destruktion des Abgases wird vollständig durch die Oxidierungsflammen bewirkt.
Insbesondere wird das Mischungsverhältnis von Oxidierungsagentin zu Brennstoffgas in dem vorgemischten Gas aus einem zuzuführenden Hilfsbrenngas niedriger gemacht, als das stoichiometrische Oxidierungsagentsmischungsverhältnis um reduzierende Flammen zu erzeugen. Zudem wird Luft oder Sauerstoff den reduzierenden Flammen im Überschuss zur stoichiometrischen Menge des Oxidationsagents bezüglich des Brennstoffgases zugeführt, um einen Sauerstoffüberschusszustand zu erzeugen, wodurch sukzessiv Oxidierungsflammen in der Verbrennungsvorrichtung erzeugt werden. Das Abgas wird zwei unterschiedlichen Arten von Flammen ausgesetzt, d. h. reduzierenden Flammen und oxidierenden Flammen. Somit erfolgen sukzessive eine Reduktionsreaktion und eine Oxidationsreaktion. Zudem wird die Zeitdauer für die das Abgas in Kontakt mit den Flammen ist vergrößert. Daher kann die Hochtemperaturverweilzeit verlängert werden. Durch diese zwei Wirkungen oder Aktionen kann insbesondere ein Halogengas vollständig zerstört werden.
Es ist vorzuziehen, dass die sekundären Lufteinspritzdüsen Sekundärluft in die Flammenstabilisierungszone einspritzen, um so wirbelnde Strömungen oder Flüsse zu bilden. Die sekundären Lufteinspritzdüsen können jedoch sekundäre Luft zu der Mitte hin einspritzen, um so Turbulenz zwischen der Sekundärluft und dem Abfallgas nach der primären Verbrennung zu erzeugen, wodurch die Sekundärluft mit dem Abgas gemischt wird.
Ein Beispiel des Prozesses ist das Folgende:
Zu behandelndes Gas: CF₄
Vorgemischte Gaszusammensetzungen: H₂+O₂
Mischungsverhältnis des vorgemischten Gases: H₂:O₂=7:3
Strömungsrate oder Strömungsgeschwindigkeit des vorgemischten Gases: 50sl/min
Sauerstoffversorgung für die Oxidationsflammen: 10 sl/min
Reduzierende Zerlegung oder Zersetzungsreaktion in den Reduzierflammen: CF₄+H₂→CHmFn+HF+F₂ (m, n ist von 0 bis 4)
Oxidierende Zerlegungsreaktion: CHmFn+HF+F₂+O₂→CO₂+HF+F₂+H₂O
Nach der Behandlung durch dieses System ist das Gas in CO₂ (Kohlendioxid), HF (Wasserstofffluorid), F₂ (Fluor) und H₂O (Wasser) zerstört bzw. zerlegt.
Wie oben ausgeführt wurde, wird ein Abgas, welches Halogengas enthält, durch Verwendung der reduzierenden und oxidierenden Flammen gebildet in einer Vormischverbrennungsvorrichtung zerstört. Auf diese Weise kann diese Zerstörungsbehandlung leicht in einer eine kleine Größe besitzende Verbrennungsvorrichtung ausgeführt werden und zwar ohne dass die Notwendigkeit besteht Geräte mit einem komplizierten Steuermechanismus zu verwenden. Es ist somit möglich ein kompaktes und energiesparendes System zu erhalten. Da zudem die Wärme der Flammen direkt verwendet wird, kann die Zerstörungsbehandlung mit einer kleineren Energiemenge bewirkt werden, als dies der der Fall ist, wo eine hohe Temperatur mit elektrischer Energie erzeugt wird.
Es sei bemerkt, dass das oben beschriebene Verfahren der Zerstörungsbehandlung eines Abgases durch reduzierende und oxidierende Flammen nicht nur bei der in 9 und 10 gezeigten Verbrennungsvorrichtung anwendbar ist, sondern auch bei den zuvor in den 1 bis 8 gezeigten Verbrennungsvorrichtungen.
Die 11 und 12 zeigen ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine Flammenstabilisierungszone 15 weist zu einer Verbrennungskammer 11 hin und zwar umgeben durch eine Ofenwand 10. Die Flammenstabilisierungszone 15 ist mit einer Umfangswand 13 umgeben und zwar gebildet durch die Innenumfangsoberfläche eines zylindrischen Gliedes 12. Die Flammenstabilisierungszone 15 ist mit einer Bodenwand 14 abgeschlossen. Das zylindrische Glied 12 ist integral mit der Bodenwand 14 ausgeformt. Eine Vielzahl (im dargestellten Ausführungsbeispiel 14) von Abgaskammern 20 ist in der Bodenwand vorgesehen, um Abgas A zu enthalten und einzuführen, d. h. zu behandelndes Abgas beispielsweise ein Abgas von einem Halbleiterherstellungssystem, wobei dieses Silan (SiH₄) Gas oder dergleichen enthält und hauptsächlich aus Stickstoff besteht. Eine Luftkammer 30 und eine Hilfsverbrennungskammer 21 sind in der Bodenwand 14 und dem Zylinderglied 12, welches sich von der Bodenwand 14 erstreckt, und zwar von der Bodenwandseite. Die Luftkammer 33 hält und führt ein die Luft C. Die Hilfsverbrennungs gaskammer 21 enthält und führt ein, ein Hilfsbrenngas B, beispielsweise ein vorgemischtes Gas aus Wasserstoff und Sauerstoff.
Die untere Oberfläche (Unterseite) der Bodenwand 14 ist mit einer Vielzahl von Brenneranschlüssen 22 für Abgas versehen, die sich von den entsprechenden Abgaskammern 20 aus erstrecken und in die Flammenstabilisierungszone 15 öffnen. Die in den Umfangsoberfläche des zylindrischen Gliedes 12 nahe der Bodewand 14 ist mit einer Vielzahl von Lufteinspritzdüsen 34 versehen, die Verbindung vorsehen zwischen der Luftkammer 33 und der Flammenstabilisierungszone 15. Zudem ist die Innenumfangsoberfläche des Zylindergliedes 12 nahe dem Auslass der Flammenstabilisierungszone 15, weggelegen von der Bodenwand 14, mit einer Vielzahl von Brenneranschlüssen 23 ausgestattet und zwar mit einer Vielzahl von Brenneranschlüssen 23 für das Hilfsbrenngas, und zwar eine Verbindung vorsehend zwischen der Hilfsbrenngaskammer 21 und der Flammenstabilisierungszone 15. Die Brenneranschlüsse 23 für das Hilfsbrenngas und die Lufteinspritzdüsen 34 erstrecken sich annähernd tangential zur Flammenstabilisierungszone um Hilfsbrenngas B und bzw. die Luft C in die Flammenstabilisierungszone 15 einzuspritzen, um so wirbelnde Strömungen in der gleichen Richtung zu erzeugen. Ferner erstreckt sich eine konische Oberfläche 12a von der Umfangswand 13 der Zylinderwand 12 zur Seitenoberfläche der Verbrennungskammer 11 um einen Teil der Verbrennungskammer 11 zu bilden. Eine Verbrennungsgasauslassöffnung 25 ist integral mit dem unteren Ende der Verbrennungskammer 11 verbunden.
Als nächstes sei der Betrieb der Verbrennungsvorrichtung für die Abgasbehandlung gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben. Erstens wird Hilfsbrenngas B in die Hilfsbrenngaskammer 21 eingeführt und darin gehalten und so dann von den Brenneranschlüssen 23 für Hilfsbrenngas eingespritzt, wobei diese vorgesehen sind in der Umfangsoberfläche des Zylinderglieds 12: die Einspritzung erfolgt in die Flammenstabilisierungszone 15, um so wirbelnde Strömungen oder Flüsse zu erzeugen (swirling flows). Wenn die Zündung durch eine Zündkette (nicht gezeigt) erfolgt ist, bildet das Hilfsbrenngas B wir belnde Flammen entlang der Innenumfangsoberfläche des Zylinderglieds 12. Die wirbelnden Flammen besitzen die Eigenschaft, dass sie stabil über einen weiten Bereich von Äquivalenzverhältnissen stabil brennen. Anders ausgedrückt, da die Flammen stark wirbeln, liefern sie Wärme und Radikale aneinander. Auf diese Weise werden die Flammenstabilisierungseigenschaften verbessert. Selbst bei solch einem kleinen Äquivalenzverhältnis kann das nicht verbrannte Gas abgegeben werden, oder Kühlen kann in dem konventionellen System erfolgen, während das Hilfsbrenngas B stabil brennen kann ohne nicht verbranntes Gas zu erzeugen und ohne eine oszillierende Verbrennung zu bewirken selbst in der nähe des Äquivalenzverhältnisses von 1. In der Zwischenzeit wird das zu behandelnde Abgas A, welches in die Abgaskammern 20 eingeführt und gehalten ist, in die Flammenstabilisierungszone 15 von den Brenneranschlüssen 22 für Abgas eingespritzt, die sich an der unteren Oberfläche der Bodenwand 14 öffnen. Infolge dessen mischt sich das Abgas mit den wirbelnden Flammen des Hilfsbrenngases B und verbrennt. Zu diesem Zeitpunkt wird das gesamte Abgas A in zufriedenstellender Weise mit den Flammen gemischt, da das Hilfsbrenngas B derart eingespritzt wird, dass es stark in einer Richtung wirbelt. Auf diese Weise wird die Effizienz der Verbrennungszerstörung des Abgases sehr hoch.
Die Luft, die in die Flammenstabilisierungszone 15 von den Lufteinspritzdüsen 34 eingespritzt wird, wirkt wie folgt. Untersuchungen ausgeführt von den Erfindern der vorliegenden Erfindung zeigen, dass die wirbelnden Flammen das Zylinderglied 12 und das Hilfsbrenngas B in der Hilfsverbrennungsgaskammer 21 überhitzen. D. h. es ist notwendig um die stabile Verbrennung fortzusetzen, die Kühlung derart zu bewirken, dass die Temperatur nicht den Wärmewiderstand des Baumaterials des Zylinderglieds 12 übersteigt. Zudem gilt Folgendes: Wenn das Hilfsbrenngas B über die Zündtemperatur desselben hinaus erhitzt wird, so kann es die Verbrennung in der Hilfsbrenngaskammer 21 initiieren, wenn ein Oxidationsagents- oder Oxidationsmittel in dem Hilfsbrenngas enthalten ist. Es ist daher notwendig die Kühlung derart zu bewirken, dass die Temperatur die Zündtemperatur des Hilfsbrenngases B nicht übersteigt. Aus diesem Grund wird Luft in die Verbrennungskammer 11 von den Lufteinspritzdüsen 34 eingespritzt, die stromaufwärts gegenüber den Brenneranschlüssen 23 für Hilfsbrenngas vorgesehen sind, wobei die Luft in der Flammenstabilisierungszone 15 verwirbelt (swirls), um die Umfangswand 13 zu kühlen. Die Luft kühlt auch das Hilfsbrenngas B durch Kühlen der Umfangswand 13. Auf diese Weise wirkt die Luft derart, dass die stabile Verbrennung fortgesetzt wird. Ferner sind die Flammen von den Brenneranschlüssen 23 für Hilfsbrenngas wirbelnd und die Luft eingespritzt von den Lufteinspritzdüsen 34 ist ebenfalls wirbelnd. Wenn sie sich daher mit den Flammen vermischt, wird die Luftströmung weiter, die wirbelnden Strömungen der Flammen beschleunigen, um starke wirbelnde Strömungen zu bilden. Wenn wirbelnde Flammen gebildet werden, so reduziert sich der Druck der Gasströmung oder des Gasflusses in der Mitte des Wirbels. Infolge dessen tritt in der Mitte des Wirbels Folgendes auf: Selbstzirkulierende Strömungen, die nach hinten von den vorderen Enden der Flammen zu den Brenneranschlüssen 22 für Abgas und die Brenneranschlüsse 23 für Hilfsbrenngas fließen. Die zirkulierenden Strömungen mischen mit den Flammen von den Brenneranschlüssen und dem Verbrennungsgas, wodurch die Bildung von NO_x unterdrückt wird.
Die Flammen von den Brenneranschlüssen 23 für Hilfsbrenngas wirbeln stark und die wirbelnden Strömungen oder Flüsse verhindern das Siliziumdioxid (SiO₂), das sich aus der Verbrennung von Silangas oder dergleichen ergibt, an den Brenneranschlüssen 22 für Abgas oder den Brenneranschlüssen 23 für Hilfsbrenngas anhaften. Speziell gilt: Wenn Silan (SiH₄) oder dergleichen verbrennt, wird pulvriges Siliziumdioxid (SiO₂) gebildet. Wenn das Siliziumdioxid (SiO₂) in den Nachbarschaften der Brenneranschlüsse 22 für Abgas und der Brenneranschlüsse 23 für Hilfsbrenngas anhaftet, so kann es die Mengen an Hilfsbrenngas B und Abgas A das eingespritzt wird, reduzieren oder die Richtungen dieser Gase, die injiziert werden ändern, was bewirkt, dass die Einspritzung oder Injektion dieser Gase instabil wird. Unter derartigen Umständen ist die Einspritzung der Gase nicht stabilisiert und es wird unmöglich eine stabile Verbrennung durchzuführen. In diesem Ausführungsbeispiel bewirken die wirbelnden Flammen von den Brenneranschlüssen 23 für Hilfs brenngas schnelle Strömungen an den entfernt gelegenen Brenneranschlüssen 22 für Abgas und der Brenneranschlüsse 23 für Hilfsbrenngas. Die schnellen Strömungen bewirken eine Reinigung der entfernt gelegenen Enden der Brenneranschlüsse 22 und 23 und verhindern dadurch, dass sich pulvriges Siliziumdioxid (SiO₂) an den entfernt gelegenen Enden der Brenneranschlüsse 22 und 23 anlegt oder anhaftet. Dieser Effekt wird noch deutlicher in folge des vorhanden seins der wirbelnden Luftströmungen von den Lufteinspritzdüsen 34.
Der Reinigungseffekt ist nicht auf die entfernt gelegenen Enden der Brenneranschlüsse 22 und 23 beschränkt. D. h. da die Flammen in der Verbrennungskammer 11 wirbeln, treten schnelle Strömungen entlang der Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11 auf. Die schnellen Strömungen reinigen die Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11, wodurch Siliziumdioxid (SiO₂) von der Wandoberfläche entfernt wird. Auf diese Weise wird Siliziumdioxid (SiO₂), welches an den Oberflächen der Brenneranschlüsse 22 und 23 und der Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11 anhaftet, in einer selbst reinigenden Art und Weise die wirbelnden Strömungen entfernt.
Zudem wird ein, ein Oxidationsmittel enthaltendes, vorgemischtes Gas als ein Hilfsbrenngas, welches zuzuführen ist, verwendet und das Mischungsverhältnis des Oxidationsmittels zum Brenngas im vor gemischten Gas wird niedriger gemacht als das stoichometrische Oxidationsmittelmischungsverhältnis, um ein überreiches vorgemischtes Gas zu bilden, dass an Brennstoff überreich ist. Das vorgemischte Gas wird eingespritzt, um von den Brenneranschlüssen 23 zu wirbeln, wodurch primäre wirbelnde Reduzierflammen in der Flammenstabilisierungszone gebildet werden. Die reduzierenden Flammen und das Abgas A vor den Düsen 22 werden in Kontakt miteinander gebracht, um in reduzierender Weise das Abgas zu zerstören, insbesondere ein Halogengas enthaltendes Abgas. Als nächstes wird Sauerstoff in hinreichender Menge den Flammen zugegeben und zwar im Überschuss zu der stoichometrischen Menge von der Luft eingespritzt von den stromaufwärts gelegenen Einspritzdüsen 34, um einen Sauerstoffüberschusszustand zu erzeugen, wodurch sekundäre Oxidationsflammen gebildet werden. Die oxidierende Zerstörung des Abgases wird durch die Oxidierungsflammen bewirkt. Das Abgas ist den Flammen in zwei Stufen ausgesetzt, d. h. reduzierenden Flammen und oxidierenden Flammen. Somit wird die Zeitspanne, in welche das Abgas in Kontakt mit den Flammen steht, erhöht. Infolge dessen kann die Hochtemperaturverweilzeit oder Anwesenheitszeit verlängert werden. Ein Halogengas enthaltendes Abgas hat die Eigenschaft, dass es zerstört oder zerlegt werden kann, wenn die Atmosphärentemperatur hoch ist und der Hochtemperaturzustand für eine lange Zeitperiode Aufrecht erhalten bleibt. Somit wird das Abgas unterschiedlichen Flammen in zwei Stufen ausgesetzt, d. h. reduzierenden und oxidierenden Flammen und der Hochtemperaturzustand erzeugt durch die Flammen wird für eine ausgedehnte Zeitperiode Aufrecht erhalten. Dadurch das man dies tut, kann das Abgas insbesondere ein Halogengas vollständig zerlegt oder zerstört werden.
In den 13 und 14 ist ein siebtes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Hier handelt es sich um eine Modifikation des sechsten Ausführungsbeispiels bei dem der Innendurchmesser des zylindrischen Gliedes 12 und der Innendurchmesser der Verbrennungskammer 11 auf annähernd den gleichen Wert eingestellt sind. In diesem Ausführungsbeispiel ist die konische Oberfläche im sechsten Ausführungsbeispiel die Umfangswand 13 des zylindrischen Glieds 12 und die Seitenoberfläche der Verbrennungskammer 11 verbindet als eine einfache zylindrische Oberfläche 12b ausgebildet. Bei dieser Anordnung wird der Wirbeldurchmesser der Wirbelströmungen annähernd der gleiche über den ganzen Weg zum Auslass hin gleichgehalten. Demgemäß können günstige Wirbelströmungen von der Flammenstabilisierungszone ab bis zum Auslass der Verbrennungskammer Aufrecht erhalten werden und eine stagnierende Strömungsregion kann eliminiert werden. Auf diese Weise ist die Menge an pulvrigem Siliziumdioxid (SiO₂) die an der Wandoberfläche anhaftet in einem beträchtlichen Ausmaß reduziert werden.
Die 15 und 16 zeigen ein achtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Eine Luftkammer 35 zum Halten und Einführen von sekundärer Verbrennungsluft D ist mit einer konischen Oberfläche 12a versehen, die sich von der Umfangswand 13 des Zylinderglieds 12 aus zu der Seitenoberfläche der Verbrennungskammer 11 erstreckt, um einen Teil der Verbrennungskammer 11 zu bilden. Ferner ist die konische Oberfläche 12a mit einer Vielzahl von sekundären Verbrennungslufteinspritzdüsen 36 ausgestattet, die sich von der Luftkammer 35 aus erstrecken und in die Verbrennungskammer 11 öffnen. Die sekundären Verbrennungslufteinspritzdüsen können sich in der Nähe des unteren Endes der Flammenstabilisierungszone öffnen. Zusätzlich ist ein Verbrennungsgasauslass 25 integral mit dem unteren Ende der Verbrennungskammer 11 verbunden.
Als nächstes sei der Betrieb oder die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels beschrieben.
Ein vorgemisches Gas wird als ein Hilfsbrennungsgas B zur Lieferung verwendet. In dem vorgemischten Gas wird das Mischungsverhältnis eines Oxidationsmittels zu einem Brennstoffgas niedriger gemacht als das stoichometrische Oxidationsmittelmischungsverhältnis um ein überreiches vorgemischtes Gas zu bilden, welches an Brennstoff überreich ist. Mit dem vorgemischten Gas werden primäre wirbelnde reduzierende Flammen in der Flammenstabilisierungszone gebildet. Als nächstes wird hinreichend Sauerstoff den reduzierenden Flammen zugeführt und zwar im Überschuss der stoichometrischen Menge von Luft eingespritzt von den stromaufwärts gelegenen Lufteinspritzdüsen 34 und den stromabwärts gelegenen sekundären Verbrennungslufteinspritzdüsen 36 um einen Sauerstoffüberschusszustand zu schaffen, wodurch zweite oder sekundäre Oxidationsflammen gebildet werden. Da die sekundäre Verbrennungsluft von den Lufteinspritzdüsen 36 an der stromabwärtsgelegenen Seite der Flammenstabilisierungszone geliefert wird, werden die sekundären oxidierenden Flammen derart gebildet, dass sie sich entlang zur stromabwärts gelegenen Seite der Flammenstabilisierungszone erstrecken und auf diese Weise wird die Hochtemperaturregion oder Zonen nach unten verlängert. Demgemäß kann die Hochtemperaturverweilzeit des Abgases weiter verlängert werden. Somit wird das Abgas unterschiedlichen Flammen in zwei Stufen ausgesetzt, d. h. reduzierenden Flammen und oxidierenden Flammen. Darüber hinaus wird der Hochtemperaturzustand geschaffen durch die Flammen für eine ausgedehnte Zeitperiode erhalten. Dadurch dass man dies tut, kann das Abgas insbesondere Halogengas vollständig zerlegt werden. In diesem Falle wird auch Luft von den sekundären Lufteinspritzdüsen 36 zur Bildung der Sekundärflammen eingespritzt. Es ist vorzuziehen, dass die sekundären Lufteinspritzdüsen Sekundärluft zu der Flammenstabilisierungszone hineinspritzten, um so wirbelnde Strömungen zu bilden. Die sekundären Verbrennungslufteinspritzdüsen können jedoch nach unten weisen, wie dies in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt ist. Die Anordnung kann auch derart sein, dass die sekundären Verbrennungslufteinspritzdüsen Sekundärluft zu der Mitte der Verbrennungsvorrichtung hin einspritzen, um so Turbulenz zu verursachen zwischen der Sekundärluft und dem Abgas nach der Primärverbrennung durch die reduzierenden Flammen, wodurch die Sekundärluft mit dem Abgas gemischt wird.
17 und 18 zeigen ein neuntes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dies ist eine Modifikation des achten Ausführungsbeispiels, wobei der Innendurchmesser des zylindrischen Glieds und der Innendurchmesser der Verbrennungskammer 11 gleichgesetzt sind. Um genau zu sein, ist der Innendurchmesser der Verbrennungskammer 11 etwas größer vorgesehen als der Innendurchmesser des Zylinderglieds 12.
Die 19 und 20 zeigen ein zehntes Ausführungsbeispiel der vorliegenden. Erfindung. Hier handelt es um eine Modifikation des neunten Ausführungsbeispiels, bei dem der Innendurchmesser des Zylinderglieds 12 und der Innendurchmesser der Verbrennungskammer 11 identisch miteinander vorgesehen sind und keine konische Oberfläche, sondern eine zylindrische Oberfläche 12b die Umfangswand des Zylinderglieds und die Seitenoberfläche der Verbrennungskammer verbinden, wie dies im siebten Ausführungsbeispiel der Fall ist. In diesem Falle sind die sekundären Verbrennungslufteinspritzdüsen 36 derart vorgesehen, dass sich von der Luftkammer 35 aus erstrecken und sich an der Zylinderoberfläche 12b zu der Verbrennungskammer 11 hin öffnen.
Die 21 und 22 zeigen ein elftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Hier handelt es sich um eine Modifikation des achten Ausführungsbeispiels, bei dem die Brenneranschlüsse 23 für das Hilfsbrenngas schräg nach unten weisen, zu der stromabwärts gelegenen Seite der Flammenstabilisierungszone 15, um das Hilfsbrenngas B derart einzuspritzen, so dass wirbelnde Strömungen gebildet werden. Auf diese Weise bilden Flammen eingespritzt von den Brenneranschlüssen 23 für Hilfsbrenngas spiralförmige wirbelnde Strömungen zu der stromabwärts gelegenen Seite der Flammenstabilisierungszone hin. Demgemäß wird die Länge des Wirbels, wenn die wirbelnden Flammen entlang der Umfangswand des zylindrischen Glieds 12 fließen, kürzer als im Falle wo das Hilfsbrenngas horizontal wie beim achten Ausführungsbeispiel eingespritzt wird. Infolgedessen verschmälert sich eine Fläche oder ein Gebiet, wo die Flammen die Umfangswand des Zylindergliedes erhitzen. Auf diese Weise werden die Erhitzung der Umfangswand durch die wirbelnden Strömungen und der Anstieg in der Temperatur unterdrückt. Dies gestattet die Wärmebeständigkeitslebensdauer des Materials, welches das zylindrische Glied bildet, zu verlängern. Zudem ist es möglich die Menge an Kühlluft zu vermindern, die von den Lufteinspritzdüsen 34 geliefert wird und somit ist es möglich die Absenkung der Flammentemperatur durch Kühlung zu unterdrücken und den Hochtemperaturzustand günstig Aufrecht zu erhalten. Dem gemäß wird der Wirkungsgrad der Zerstörung eines Abgases, welches Halogengas enthält, erhöht. Es sei bemerkt, dass die Anordnung dieses Ausführungsbeispiels bei der die Brenneranschlüsse für das Hilfsbrenngas schräg zu der stromabwärts gelegenen Seite hinweisen, um das Hilfsbrenngas einzuspritzen und um so wirbelnde Strömungen zu bilden, auch bei den ersten bis zehnten Ausführungsbeispielen angewandt werden kann.
Es sei bemerkt, dass bei jedem der vorherigen Ausführungsbeispiele Keramikmaterial oder ein wärmebeständiges Material, als ein Material zur Bildung der Verbrennungsvorrichtung geeignet ist. Obwohl ein Beispiel mit Flammen dargestellt ist, bei der diese nach unten injiziert werden, kann die Erfindung auch bei einer Anordnung angewandt werden, bei der Flammen horizontal injiziert werden. Das Hilfsbrenngas ist nicht notwendigerweise auf ein Gas beschränkt, welches aus Wasserstoff und Sauerstoff besteht, sondern es kann auch ein Brennstoffgas sein wie beispielsweise Wasserstoff, Stadtgas oder aber ein vorgemischtes Gas, hergestellt durch Mischen von Stadtgas oder Erdgas und Sauerstoff, Luft oder sauerstoffangereicherte Luft.
Obwohl in jedem der vorherigen Ausführungsbeispiele die Anwendung auf eine zylindrische Verbrennungsvorrichtung gezeigt ist, sei bemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise darauf hin beschränkt ist, sondern auch bei einer polygonalen Verbrennungsvorrichtung beispielsweise einer quadratischen Verbrennungsvorrichtung eingesetzt werden kann.
Wirkung der Erfindung
Wie oben erwähnt wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Hilfsbrenngas in eine Flammenstabilisierungszone derart eingespritzt, dass wirbelnde Strömungen erzeugt werden, die in einer Richtung fließen, wodurch in effizienter Weise die Flamme des Hilfsverbrennungsgases sich mit einem zu behandelnden Gas vermischen und auf diese Weise gestatten, dass dieses durch Verbrennung mit hoher Effizienz zerstört wird. Da darüber hinaus wirbelnde Flammen zur Verbrennung des Abgases gebildet werden, wird verhindert, dass sich Siliziumdioxid (SiO₂), welches sich aus der Verbrennung von Silan ergibt, in der Nähe der Brenneranschlüsse anhaftend festsetzt, wodurch das Abgas durch die Verbrennung stabil behandelt werden kann. Darüber hinaus kann an der Wandoberfläche der Verbrennungskammer anhaftendes Siliziumdioxid (SiO₂) durch die wirbelnden Strömungen entfernt werden.
Durch Verwendung eines vorgemischten Gases als ein Hilfsbrenngas und die Durchführung der vorgemischten Verbrennung kann eine Verbrennung mit niedrigem NOx bei einem niedrigen Äquivalenzverhältnis erreicht werden.
Ferner gilt Folgendes: Durch Vorsehen von Lufteinspritzdüsen derart, dass die von den Einspritzdüsen eingespritzte Luft wirbelnde Strömungen in der Verbrennungskammer bilden, kann an der Wand der Verbrennungskammer anhaftendes (SiO₂) oder Siliziumdioxid in effizienterer Weise entfernt werden. Es ist dem gemäß möglich das Reinigungsintervall zu verlängern.
Dadurch, dass man die Bodenwand mit einer Primärlufteinspritzdüse versieht, um so Primärluft in die Flammenstabilisierungszone einzuspritzen, wird die Verbrennungsfähigkeit verbessert. Zudem kann Siliziumdioxid (SiO₂) anhaftend an den Oberflächen der Innen- und Außen-Wände, die die Flammenstabilisierungszone bilden, in effizienterer Weise entfernt werden.
Dadurch dass man den Innendurchmesser der Verbrennungskammer und den Innendurchmesser der Umfangswand der Flammenstabilisierungszone annähernd auf den gleichen Wert einstellt wird eine stagnierende Strömungsregion oder Zone verhindert und es ist möglich zu verhindern, dass sich pulvriges Siliziumdioxid (SiO₂) an der Innenwand der Flammenstabilisierungszone oder der Verbrennungskammer absetzt und zwar wird diese Eliminierung mit höherer Wirksamkeit durchgesetzt.
Dadurch dass man Reduzier- oder reduzierende Flammen und Oxidier- oder oxidierende Flammen erzeugt und man das Abgas von der Innenseite davon durchleitet, kann das Abgas als erstes in reduzierender Weise zerstört und so dann in oxidierender Weise zerstört werden. Auf diese Weise kann ein schädliches Abgas in einen harmlosen Zustand gebracht werden und zwar mit einem relativ klein bemessenen System ohne das die Notwendigkeit besteht eine riesige Energiemenge zu verbrauchen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind Lufteinspritzdüsen in der Umfangswand der Flammenstabilisierungszone nach der Bodenwand derart vorgesehen, dass Luft eingespritzt von den Lufteinspritzdüsen wirbelnde Strömungen in der Flammenstabilisierungszone bilden. Bei dieser Anordnung werden das Zylinderglied und das Hilfsbrenngas in der Hilfsbrenn gaskammer gekühlt. Somit ist es möglich eine stabile Verbrennung fortzusetzen und zwar zusätzlich zu den oben beschriebenen vorteilhaften Wirkungen. Darüber hinaus werden die Wirbelströmungen der Flammen beschleunigt, so dass es möglich ist zu verhindern, dass sich aus der Verbrennung von Silan ergebende Siliziumdioxid in den Nachbarschaften der Brenneranschlüsse anhaftet und eine stabile Verbrennung kann sich fortsetzen. Zu dem wird an der Umfangswand des Zylinderglieds und der Wand der Verbrennungskammer anhaftendes SiO₂ noch effizienter entfernt. Dem gemäß ist es möglich das Wartungsintervall für Reinigung zu verlängern.
Dadurch dass man sekundäre Verbrennungslufteinspritzdüsen nahe dem unteren Ende der Flammenstabilisierungszone oder an der stromabwärts gelegenen Seite einsetzt, werden sekundäre Flammen stromabwärts der Flammenstabilisierungszone gebildet. Es ist dem gemäß möglich die Hochtemperaturverweilzone oder Fläche zu vergrößern. Es ist somit möglich die Effizienz der Zerstörung eines Halogengases zu erhöhen.
Ferner gilt Folgendes: Dadurch dass man die Brenneranschlüsse für das Hilfsbrenngas derart anordnet das sie schräg stromabwärts gegenüber der Flammenstabilisierungszone weisen und so das Hilfsverbrennungsgas spiralförmig einzuspritzen, ist es möglich die Erhitzung des Zylinderglieds und den Temperaturanstieg zu unterdrücken und somit ist es möglich die Wärmebeständigkeitslebensdauer zu erhöhen. Zu dem ist es möglich die Menge an Kühlluft zu vermindern, die von den Lufteinspritzdüsen geliefert wird und es ist möglich die Effizienz der Zerstörung eines Abgases, welches Halogengas enthält, zu erhöhen.

Claims

Eine Brennvorrichtung zur Behandlung von Abgas, wobei Folgendes vorgesehen ist: eine Flammenstabilisierungszone (15) umgeben von einer Umfangswand (13) und geschlossen mit einer Bodenwand (14), wobei die Flammenstabilisierungszone (15) auf eine Verbrennungskammer (11) hinweisend angeordnet ist; ein Brenneranschluss (23) für Hilfsbrenngas (B) vorgesehen in der Umfangswand (13), um ein Hilfsbrenngas (B) in die Flammenstabilisierzone (15) einzugeben bzw. zu initiieren, um so eine Wirbelflammenströmung um eine Mittelachse der Flammenstabilisierungszone (15) herum zu erzeugen; und eine Vielzahl von Brenneranschlüssen (22) für Abgas (A) vorgesehen in der Bodenwand (14) entlang eines Umfangs davon, um ein Abgas (A) in die erwähnte wirbelnde Flammenströmung gebildet in der Flammenstabilisierungszone (15) einzugeben, um das Abgas (A) mit der wirbelnden Flammenströmung innerhalb der Flammenstabilisierungszone (15) zu mischen, wobei ein Innendurchmesser des Brenneranschlusses 22 für das Abgas (A) kleiner ist als der der Flammenstabilisierungszone (15).
Brennvorrichtung für die Abgasbehandlung nach Anspruch 1, wobei die erwähnte Umfangswand (13) durch eine Innenumfangsoberfläche eines zylindrischen Glieds (12) gebildet ist.
Brennvorrichtung für die Abgasbehandlung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Wandoberfläche welche die erwähnte Verbrennungskammer (11) bildet mit einer Lufteinspritz- oder -initiierdüse (24, 24a) versehen ist, um Luft (C) in die Kammer (11) einzuströmen oder zu initiieren.
Brennvorrichtung für die Abgasbehandlung nach Anspruch 3, wobei die erwähnte Lufteinspritzdüse (24a), derart vorgesehen ist, dass die Luft (C) eingespritzt von der Lufteinspritzdüse (24a) eine Wirbelströmung in der Verbrennungskammer (11) bildet.
Brennvorrichtung für die Abgasbehandlung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erwähnte Bodenwand (14) mit einer Primärlufteinspritzdüse (30) versehen ist, um Primärluft (D) in die Flammenstabilisierzone (15) einzuspritzen.
Brennvorrichtung für die Abgasbehandlung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Innendurchmesser der Verbrennungskammer (11) und ein Innendurchmesser der Umfangswand (13) der Flammenstabilisierungszone (15) annähernd identisch miteinander sind.
Brennvorrichtung für die Abgasbehandlung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Luftdüse (31) für sekundäre Verbrennung in der Umfangswand der Flammenstabilisierungszone (15) stromabwärts von dem Brenneranschluss (23) für Hilfsbrenngas (B) derart vorgesehen ist, dass eine Reduzierflamme der primären Verbrennung und eine Oxidierflamme der sekundären Verbrennung durch die erwähnte Luft (E) gebildet werden, um das Abgas (A) zu zerstören.
Ein Brenner für die Abgasbehandlung, wobei Folgendes vorgesehen ist: eine Flammenstabilisierungszone (15) umgeben von einer Umfangswand (13) und verschlossen mit einer Bodenwand (14), wobei die Flammenstabilisierungszone (15) hinweisend auf eine Verbrennungskammer (11) vorgesehen ist; ein Brenneranschluss (22) für Abgas (A) vorgesehen in der Bodenwand (14) um ein Abgas (A) in die Flammenstabilisierungszone (15) einzuspritzen; eine Lufteinspritzdüse (34) vorgesehen in der Umfangswand (13) der Flammenstabilisierungszone (15) nahe der Bodenwand (14), um Luft (C) zur Erzeugung einer Wirbelströmung einzuspritzen; und ein Brenneranschluss (23) für Hilfsbrenngas (B) vorgesehen in der Umfangswand (13) der Flammenstabilisierungszone (15) weg von der Bodenwand (14), um ein Hilfsbrenngas (B), beispielsweise ein Brennstoffgas oder ein vorgemischtes Gas in die Flammenstabilisierungszone (15) einzuspritzen, um so eine Wirbelströmung zu erzeugen.
Brennvorrichtung für die Abgasbehandlung nach Anspruch 1 oder 8, wobei eine sekundäre Verbrennungslufteinspritzdüse (36) in einer Wandoberfläche vorgesehen ist, die sich von der Umfangswand (13) der Flammenstabilisierungszone (15) erstreckt, um die Verbrennungskammer (11) zu bilden, oder in einer Umfangswandoberfläche nahe einem unteren Ende der Flammenstabilisierungszone (15).
Brennvorrichtung für die Abgasbehandlung nach Anspruch 8 oder 9, wobei das erwähnte Hilfsbrenngas (D) ein überreiches vorgemischtes Gas ist, welches Brennstoffgas im Überschuss zu einer stöchiometrischen Menge enthält.
Brennvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei ein Innendurchmesser der erwähnten Verbrennungskammer (11) und ein Innendurchmesser der Umfangswand (13) der Flammenstabilisierungszone (15) annähernd identisch miteinander sind.
Brennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Brenneranschluss für Hilfsbrenngas derart vorgesehen ist, dass er schräg zu einer stromabwärts gelegenen Seite hinweist.