EP0787947B1 - Low-NOx-Brenner mit verbessertem Betriebsverhalten - Google Patents

Low-NOx-Brenner mit verbessertem Betriebsverhalten Download PDF

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EP0787947B1
EP0787947B1 EP97101355A EP97101355A EP0787947B1 EP 0787947 B1 EP0787947 B1 EP 0787947B1 EP 97101355 A EP97101355 A EP 97101355A EP 97101355 A EP97101355 A EP 97101355A EP 0787947 B1 EP0787947 B1 EP 0787947B1
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gas
burner
lance
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Ulrich Dr. Kanne
Jürgen Dr. Heners
Rolf Dr. Becker
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BASF SE
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BASF SE
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
    • F23D14/04—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone induction type, e.g. Bunsen burner
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C6/00—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
    • F23C6/04—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2201/00—Staged combustion
    • F23C2201/20—Burner staging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2201/00—Staged combustion
    • F23C2201/30—Staged fuel supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/00011—Burner with means for propagating the flames along a wall surface

Definitions

  • the present invention relates to a burner arrangement comprising a Burner head, a primary gas supply and a secondary gas supply, which in at least a secondary lance opens, and a method for operating this burner assembly.
  • NOx as a collective term should be understood to mean the (gaseous) oxides of nitrogen, especially NO and NO 2 .
  • US-A-5 275 552 discloses a gas burner device and method for Combustion of gas-air mixtures described. In particular, the Mixing of heating oil and air described in a mixing zone.
  • US-A-5 271 729 describes a burner with low NOx formation, in which two different mixtures in different positions in a combustion chamber be initiated.
  • GB-B 1 561 119 describes a method for injecting fuel into a Burner nozzle known in which the problems of axial and radial systems are not occur and in which a more effective combustion takes place.
  • GB-A-2 224 823 describes a burner device in which this burning gas is led to a burner head in separate ways. there in a first branch, the gas to be burned in a Venturi nozzle with air mixed and fed to the burner head. A second branch turns to burning gas is fed directly to the burner head.
  • such heating burners are installed in a combustion chamber.
  • 150 burners can be installed in a 12 m long, 8 m high and 2 m wide chamber.
  • the wall temperature of the combustion chamber rises to 1200 to 1300 ° C depending on the process used.
  • the lances of the known burner types end in the hot chamber, where coking at the burner head and especially at the end of the additional gas lances, at which no oxygen is available for combustion, lead to a lasting disruption of the operating behavior.
  • the high temperature which causes the gas mixture to decompose and soot to form, mainly results from the radiation from the furnace chamber fired with side wall burners. Repeated, complex cleaning of the blocked gas lances and the burner head is essential. The phenomenon is particularly common when burning heavier heating gas (content of C 2+ hydrocarbons> 1% by volume).
  • a solution to the problem is based on a burner arrangement a) a burner head, b) a primary gas supply for supplying primary gas to Burner head, and c) a secondary gas supply, which in at least one Secondary gas lance opens, which is arranged so that secondary gas at the burner head can be directed past.
  • the burner arrangement according to the invention is thereby characterized in that an aperture is present at the end of the secondary gas lance and that secondary gas supply and secondary gas lance designed and arranged in such a way are that secondary gas at the speed of sound from the at least one Secondary gas lance can escape.
  • the secondary gas lance can close to the Extend burner head. Since the secondary gas is now coming out of the Lance can escape, i.e. that it is for the supercritical relaxation of the Secondary gas comes to the secondary gas lance end, the decreases Dwell time in which the secondary gas could decompose at the end of the lance. On in this way the dwell time of the heating gas in the secondary gas lance is reduced, which significantly lowers the temperature at the hot tip of the lance can be. Furthermore, the lance is due to the high throughput on - in Cold compared to combustion chamber - additional cooling of gas. The tendency to Coke formation is completely avoided by the burner arrangement according to the invention.
  • the speed and the mixing ratio of primary and secondary heating gas are too an easy way to interact with the upcoming pressure for to ensure a supercritical expansion of the secondary heating gas at the orifice. In this way, the supercritical expansion of the secondary gas as close as possible to the burner head, so that the outflow velocity of the Gas at the end of the lance near the burner head is maximum.
  • the mixing ratio between secondary gas supply and Primary gas supply regulated.
  • a division of the heating gas into 20 is preferred Share on the secondary gas supply and 80 parts on the primary gas supply.
  • the 80 parts of heating gas are supplied with primary gas in a stoichiometric amount with air mixed and fed directly to the burner head.
  • the 20 parts of heating gas in the Secondary gas feeds are preferably unmixed via the secondary gas lance in the Firing chamber led.
  • the aperture can for example consist of a bore of 1.7 mm, the Secondary gas lance can have an inner diameter of 4 mm.
  • a Burner arrangement provided in which the vector of the main outflow direction of the Secondary gas flow with the vector of the longitudinal axis of the burner in the direction of Main flow direction of the primary gas an angle of more than 30 °, preferably 45 °.
  • the direction of flow can become supercritical relaxing secondary gas can be set.
  • the secondary gas is preferably pure heating gas, it is advantageous not to direct this associated burner head or its main flame, but the gas lead directly into the combustion chamber.
  • the angle this can be done Secondary gas on the main flame of the burner head of the individual burners be led past, i.e. that the angle is chosen so that the secondary gas from Burner head is directed away.
  • the combustion of the Secondary heating gas take place essentially in the combustion chamber and not immediately in the flame area primarily generated on the burner head. That means it will be one Temperature peaks avoided, and the formation of NOx can be reduced even further become.
  • a Burner arrangement in which only one secondary gas lance per burner head is provided. By reducing the number of secondary gas lances, for each burner has a special discharge direction for the secondary gas be provided. In this way, you can set up the individual burner in a furnace room to set a special combustion behavior. The pressure on the individual lance also prevents that further lances of the same secondary gas supply become clogged. or clog.
  • Another solution to the problem is a method for the combustion of Primary gas and secondary gas in a burner arrangement, comprising one Burner head a primary gas supply for supplying primary gas to the burner head and a secondary gas supply which opens into at least one secondary gas lance which the secondary gas at the speed of sound from the secondary gas lance into one the combustion chamber surrounding the burner head is introduced.
  • a primary gas supply for supplying primary gas to the burner head
  • a secondary gas supply which opens into at least one secondary gas lance which the secondary gas at the speed of sound from the secondary gas lance into one the combustion chamber surrounding the burner head is introduced.
  • a heating gas especially a methane-rich one Gas fraction with a methane content of more than 90 vol .-% used. It is particularly preferred for both the primary gas and the secondary gas mixture to use the same source.
  • the pressure in the secondary gas can can also be used for the primary gas supply. A is particularly preferred Pressure of less than 10 bar, in particular 4 bar, in the primary gas supply and Secondary gas supply used.
  • an ethylene-rich gas fraction can also be used be used.
  • the methane-rich gas fraction can, for example can be obtained from the raw gas of naphtha splitting.
  • the secondary gas at an angle between the vector of the main outflow direction of the secondary gas flow and the vector of the longitudinal axis of the Burner of more than 30 °, preferably 45 °, directed away from the longitudinal axis of the burner introduced into the combustion chamber.
  • the burner arrangement has a burner head 1 which is in the lining 10 an oven room is attached. Heating gas is supplied via a primary gas supply 6 fed into a mixing room 11, in which also combustion air via a Combustion air inlet 9, which is designed as a silencer 12, is sucked in becomes. The amount of combustion air sucked in can be through the air damper 7 can be set. Between the mixing room 11 and the burner head 1 there is a Venturi nozzle 4. Furthermore there is a secondary gas supply 5 is provided, which extends through the lining 10 and on End has a gas lance 3 with an aperture 2. The outlet of the aperture 2 is set so that outflowing gas from the secondary gas supply with the longitudinal axis of the burner head 1 forms an angle 8 of approximately 45 °.
  • primary gas is fed into the mixing chamber via the primary gas supply 6 11 headed.
  • the air flap 7 By means of the air flap 7, the mixing ratio with the Air sucked in via the combustion air inlet 9 is set.
  • This The mixture of primary gas and combustion air is fed through the Venturi nozzle 4 fed to the burner head 1, where it emerges.
  • the Secondary gas supply preferably pure heating gas, is blown into the combustion chamber.
  • the gas orifice 2 it is achieved that at the speed of sound inflowing secondary gas leaves the secondary gas lance 3 and on Burner head is introduced into the combustion chamber. That's how it burns Secondary gas not ignited at the end of the secondary gas lance, but ignited only in the flame area of the burner head or behind it. To this Way, not only is the temperature at the secondary gas lance tip lowered, but it is also avoided that the secondary gas is already decomposed between the burner head and the brick lining and thus Soot forms.
  • the secondary gas supply 5 can be separated from the primary gas supply 6, so that also different types of heating gas via the primary gas supply and Secondary gas supply can be fed into the combustion chamber.
  • P refers the primary gas supply 6 and the secondary gas supply 5 from the same Source fed, and the distribution of primary gas to secondary gas set by the gas shutter. The mixing ratios between primary gas and combustion air are dependent on the pending Gas pressure set by the air flap 7.
  • a burner is provided in which coking at the burner head and especially at the end of the additional gas lances, on which no oxygen is available for combustion, is avoided.
  • a method was also specified in which, despite the high temperatures, the tendency of the gas mixture to decompose and thus to build up soot can be avoided, primarily due to the radiation from the furnace chamber fired with side wall burners. Repeated, complex cleaning of the blocked gas lances and the burner head is therefore no longer necessary.
  • coking could also be avoided when burning specifically heavy heating gas.
  • a burner was made available which uses the resources required for combustion more effectively and therefore more economically and which, thanks to the reduced formation of NOx from 80 to 75 mg / Nm 3 flue gas with full combustion output, enables environmentally friendly firing.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brenneranordnung umfassend einen Brennerkopf, eine Primärgaszufuhr und eine Sekundärgaszufuhr, die in mindestens eine Sekundärlanze mündet, und ein Verfahren zum Betreiben dieser Brenneranordnung.
In petrochemischen Anlagen wird die Befeuerung von Spaltöfen unter anderem durch Installation von Seitenwandbrennern bewerkstelligt. Die gestufte Verbrennung von Heizgas in selbstansaugenden Low-NOx-Brennern hat sich als Instrument zur Minderung der NOx-Bildung bewährt. Unter NOx als Sammelbegriff sollen im folgenden die (gasförmigen) Oxide des Stickstoffs verstanden werden, vor allem NO und NO2.
In der US-A-5 275 552 werden eine Gasbrennervorrichtung sowie Verfahren zum Verbrennen von Gas-Luft-Gemischen beschrieben. Insbesondere wird die Vermischung von Heizöl und Luft in einer Mischzone beschrieben.
In der US-A-5 271 729 wird ein Brenner mit geringer NOx-Bildung beschrieben, in dem zwei verschiedene Gemische an unterschiedlichen Positionen in eine Brennkammer eingeleitet werden.
Aus der GB-B 1 561 119 ist ein Verfahren zum Einspritzen von Brennstoff in eine Brennerdüse bekannt, bei dem die Probleme axialer und radialer Systeme nicht auftreten und bei dem eine effektivere Verbrennung stattfindet.
In der GB-A-2 224 823 wird eine Brennervorrichtung beschrieben, bei der das zu verbrennende Gas auf getrennten Wegen zu einem Brennerkopf geführt wird. Dabei wird in einem ersten Zweig das zu verbrennende Gas in einer Venturidüse mit Luft gemischt und dem Brennerkopf zugeführt. Über einen zweiten Zweig wird zu verbrennendes Gas direkt an den Brennerkopf geführt.
In der Praxis werden solche Heizbrenner in einer Brennkammer installiert. Beispielsweise können in einer 12 m langen, 8 m hohen und 2 m breiten Kammer 150 Brenner installiert sein. Dabei steigt die Wandtemperatur des Brennraums in Abhängigkeit vom ausgeübten Verfahren auf 1200 bis 1300 °C. Die Lanzen der bekannten Brennertypen enden in der heißen Kammer, wo es durch Verkokung am Brennerkopf und besonders am Ende der zusätzlichen Gaslanzen, an dem kein Sauerstoff für die Verbrennung zur Verfügung steht, zu einer nachhaltigen Störung des Betriebsverhaltens kommt. Die hohe Temperatur, die die Neigung des Gasgemisches zur Zersetzung und damit Rußbildung verursacht, resultiert vorwiegend aus der Strahlung des mit Seitenwandbrennern befeuerten Ofenraums. Eine wiederholte, aufwendige Reinigung der blockierten Gaslanzen und des Brennerkopfs ist unumgänglich. Das Phänomen tritt verstärkt bei der Verfeuerung von spezifisch schwererem Heizgas (Gehalt an C2+-Kohlenwasserstoffen > 1 Vol.-%) auf.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brenneranordnung bereitzustellen, die ein verbessertes Betriebsverhalten aufweist. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Brenneranordnung bereitzustellen, bei dem die Verkokung der Sekundärgaslanze im Brennraum reduziert wird. Schließlich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verbrennung von Gasen in einer Brenneranordnung bereitzustellen, bei dem die eingangs geschilderten Probleme vermieden werden.
Eine Lösung der Aufgabe geht aus von einer Brenneranordnung umfassend a) einen Brennerkopf, b) eine Primärgaszufuhr zum Zuführen von Primärgas zum Brennerkopf, und c) eine Sekundärgaszufuhr, die in mindestens eine Sekundärgaslanze mündet, die so angeordnet ist, daß Sekundärgas am Brennerkopf vorbei geleitet werden kann. Die erfindungsgemäße Brenneranordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Sekundärgaslanze eine Blende vorhanden ist und daß Sekundärgaszufuhr und Sekundärgaslanze derart ausgebildet und angeordnet sind, daß Sekundärgas mit Schallgeschwindigkeit aus der mindestens einen Sekundärgaslanze austreten kann.
In der Brenneranordnung kann sich die Sekundärgaslanze bis nahe an den Brennerkopf erstrecken. Da das Sekundärgas nun mit Schallgeschwindigkeit aus der Lanze austreten kann, d.h. daß es zur überkritischen Entspannung des Sekundärgases an dem Sekundärgaslanzenende kommt, verringert sich die Verweilzeit, in der sich das Sekundärgas am Ende der Lanze zersetzen könnte. Auf diese Weise wird die Verweilzeit des Heizgases in der Sekundärgaslanze verringert, wodurch die Temperatur an der heißen Spitze der Lanze entscheidend abgesenkt werden kann. Des weiteren wird die Lanze durch den hohen Durchsatz am - im Vergleich zum Brennraum kalten - Gas zusätzlich gekühlt. Die Neigung zur Koksbildung wird durch die erfindungsgemäße Brenneranordnung vollkommen vermieden.
Durch die genannte Blende können die Geschwindigkeit und das Mischungsverhältnis von Primär- und Sekundärheizgas eingestellt werden. Die Blende ist auch eine einfache Möglichkeit, um im Zusammenspiel mit dem anstehenden Druck für eine überkritische Entspannung des Sekundärheizgases an der Blende zu sorgen. Auf diese Weise wird die überkritische Entspannung des Sekundärgases nächstmöglich des Brennerkopfes erfolgen, so daß die Ausströmgeschwindigkeit des Gases am Ende der Lanze nahe des Brennerkopfs maximal ist. Durch die Blende wird auch das Mischungsverhältnis zwischen Sekundärgaszufuhr und Primärgaszufuhr geregelt. Bevorzugt ist hierbei eine Aufteilung des Heizgases zu 20 Teilen auf die Sekundärgaszufuhr und zu 80 Teilen auf die Primärgaszufuhr. In der Primärgaszufuhr werden die 80 Teile Heizgas überstöchiometrisch mit Luft gemischt und dem Brennerkopf direkt zugeführt. Die 20 Teile Heizgas in der Sekundärgaszufuhr werden bevorzugt ungemischt über die Sekundärgaslanze in den Brennraum geführt.
Die Blende kann beispielsweise aus einer Bohrung von 1,7 mm bestehen, wobei die Sekundärgaslanze einen Innendurchmesser von 4 mm aufweisen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Brenneranordnung vorgesehen, bei der der Vektor der Hauptausströmrichtung des Sekundärgasstromes mit dem Vektor der Längsachse des Brenners in Richtung der Hauptströmungsrichtung des Primärgases einen Winkel von mehr als 30°, bevorzugt 45°, aufweist. Auf diese Weise kann die Strömungsrichtung des sich überkritisch entspannenden Sekundärgases eingestellt werden. Da es sich beim Sekundärgas bevorzugt um reines Heizgas handelt, ist es vorteilhaft, dieses nicht direkt an den zugeordneten Brennerkopf bzw. dessen Hauptflamme einzuleiten, sondern das Gas direkt in den Brennraum zu führen. Durch die Wahl des Winkels kann das Sekundärgas somit an der Hauptflamme des Brennerkopfes der einzelnen Brenner vorbeigeführt werden, d.h. daß der Winkel so gewählt ist, daß das Sekundärgas vom Brennerkopf weggeleitet wird. Auf diese Weise kann die Verbrennung des Sekundärheizgases im wesentlichen im Brennraum stattfinden und nicht unmittelbar im primär am Brennerkopf erzeugten Flammenbereich. Das bedeutet, es wird eine Temperaturspitze vermieden, und die Bildung von NOx kann noch weiter reduziert werden.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Brenneranordnung vorgesehen, bei der nur eine Sekundärgaslanze pro Brennerkopf vorgesehen ist. Durch die Reduzierung der Anzahl der Sekundärgaslanzen kann für jeden einzelnen Brenner eine spezielle Ausblasrichtung für das Sekundärgas vorgesehen werden. Auf diese Weise läßt sich durch gezieltes Einrichten der einzelnen Brenner in einem Ofenraum ein spezielles Abbrandverhalten einstellen. Durch den anstehenden Druck an der einzelnen Lanze wird zusätzlich vermieden, daß sich weitere Lanzen der gleichen Sekundärgaszufuhr zusetzen. bzw. verstopfen.
Eine weitere Lösung der gestellten Aufgabe ist ein Verfahren zur Verbrennung von Primärgas und Sekundärgas in einer Brenneranordnung, umfassend einen Brennerkopf eine Primärgaszufuhr zum Zuführen von Primärgas zum Brennerkopf und eine Sekundärgaszufuhr, die in mindestens eine Sekundärgaslanze mündet, bei dem das Sekundärgas mit Schallgeschwindigkeit aus der Sekundärgaslanze in einen den Brennerkopf umgebenden Brennraum eingeleitet wird. Durch dieses Verfahren können die Vorteile der geringen Verkokung und der geringen Bildung von NOx erreicht werden. Durch die hohe Geschwindigkeit des Sekundärgasstromes wird zweierlei erreicht: Zuerst wird das Sekundärgas schnell durch den heißen Abschnitt hindurchgeleitet, in dem sich das Gas leicht zersetzen könnte, und zweitens wird durch den hohen Durchsatz an Gas erreicht, daß die Sekundärgaszufuhr, bevorzugt die Sekundärgaslanze, gekühlt wird, um auch so eine Zersetzung zu verhindern.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Primärgas und/oder Sekundärgas ein Heizgas, insbesondere eine methanreiche Gasfraktion mit einem Methangehalt von mehr als 90 Vol.-% eingesetzt. Dabei ist es besonders bevorzugt, für sowohl das Primärgas- als auch das Sekundärgasgemisch dieselbe Quelle zu verwenden. Der im Sekundärgas anstehende Druck kann dabei auch für die Primärgaszufuhr verwendet werden. Besonders bevorzugt wird ein Druck von weniger als 10 bar, insbesondere 4 bar, in der Primärgaszufuhr und der Sekundärgaszufuhr verwendet. In der Anfeuerungsphase kann auch eine ethylenreichere Gasfraktion eingesetzt werden. Die methanreiche Gasfraktion kann beispielsweise aus dem Rohgas der Naphthaspaltung gewonnen werden.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Sekundärgas unter einem Winkel zwischen dem Vektor der Hauptausströmrichtung des Sekundärgasstromes und dem Vektor der Längsachse des Brenners von mehr als 30°, bevorzugt 45°, weggerichtet von der Längsachse des Brenners in den Brennraum eingeleitet. Durch dieses "Vorbeiführen" des Sekundärgasstromes an dem Brennerkopf wird verhindert, daß das Sekundärgas direkt in die heiße Flamme des Brennerkopfs geleitet wird und sich dort zersetzen könnte. Durch die Wahl des Winkels kann somit erreicht werden, daß der Sekundärgasstrom in den Brennraum gelangt und erst dort gezündet wird.
In der anliegenden Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung genauer beschrieben, wobei auf weitere vorteilhafte Fortbildungen der Erfindung eingegangen wird. Sie zeigt in
Fig. 1
ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Brenneranordnung im schematischen Aufbau.
Die Brenneranordung hat einen Brennerkopf 1, der in der Ausmauerung 10 eines Ofenraums angebracht ist. Über eine Primärgaszufuhr 6 wird Heizgas in einen Mischraum 11 zugeführt, in den auch Verbrennungsluft über einen Verbrennungslufteinlaß 9, der als Schalldämpfer 12 ausgebildet ist, angesaugt wird. Die Menge der angesaugten Verbrennungsluft kann durch die Luftklappe 7 eingestellt werden. Zwischen dem Mischraum 11 und dem Brennerkopf 1 befindet sich eine Venturidüse 4. Weiterhin ist eine Sekundärgaszufuhr 5 vorgesehen, die sich durch die Ausmauerung 10 erstreckt und am Ende eine Gaslanze 3 mit einer Blende 2 aufweist. Der Auslaß der Blende 2 ist so eingestellt, daß ausströmendes Gas aus der Sekundärgaszufuhr mit der Längsachse des Brennerkopfs 1 einen Winkel 8 von ca. 45° bildet.
Im Betrieb wird Primärgas über die Primärgaszufuhr 6 in den Mischraum 11 geleitet. Mittels der Luftklappe 7 wird das Mischungsverhältnis mit der über den Verbrennungslufteinlaß 9 angesaugten Luft eingestellt. Dieses Gemisch von Primärgas und Verbrennungsluft wird über die Venturidüse 4 dem Brennerkopf 1 zugeführt, wo es austritt. Gleichzeitig wird über die Sekundärgaszufuhr bevorzugt reines Heizgas in den Brennraum eingeblasen. Durch die Wahl der Gasblende 2 wird erreicht, daß das mit Schallgeschwindigkeit einströmende Sekundärgas die Sekundärgaslanze 3 verläßt und am Brennerkopf vorbei in den Brennraum eingeleitet wird. So verbrennt das Sekundärgas nicht schon am Ende der Sekundärgaslanze, sondern entzündet sich erst im Flammenbereich des Brennerkopfes bzw. dahinter. Auf diese Weise wird nicht nur die Temperatur an der Sekundärgaslanzenspitze abgesenkt, sondern es wird auch vermieden, daß sich das Sekundärgas schon zwischen Brennerkopf und Ausmauerung zersetzt und sich auf diese Weise Ruß bildet.
Die Sekundärgaszufuhr 5 kann von der Primärgaszufuhr 6 getrennt sein, so daß auch verschiedene Heizgastypen über die Primärgaszufuhr und die Sekundärgaszufuhr in den Brennraum eingespeist werden können. Bevorzugt werden die Primärgaszufuhr 6 und die Sekundärgaszufuhr 5 aus derselben Quelle gespeist, und die Verteilung von Primärgas zu Sekundärgas wird durch die Gasblende eingestellt. Die Mischungsverhältnisse zwischen Primärgas und Verbrennungsluft werden hierbei in Abhängigkeit des anstehenden Gasdruckes durch die Luftklappe 7 eingestellt.
BEISPIEL
Mit dem erfindungsgemäßen Low-NOx-Brenner mit verbessertem Betriebsverhalten wird ein Brenner bereitgestellt, bei dem Verkokung am Brennerkopf und besonders am Ende der zusätzlichen Gaslanzen, an denen kein Sauerstoff für die Verbrennung zur Verfügung steht, vermieden wird. Es wurde weiterhin ein Verfahren angegeben, bei dem trotz der hohen Temperaturen vorwiegend aufgrund der Strahlung des mit Seitenwandbrennern befeuerten Ofenraums die Neigung des Gasgemisches zur Zersetzung und damit zur Rußbildung vermieden werden kann. Eine wiederholte, aufwendige Reinigung der blockierten Gaslanzen und des Brennerkopfes ist somit nicht mehr notwendig. Insbesondere konnte die Verkokung auch bei der Verfeuerung von spezifisch schwererem Heizgas vermieden werden. Auf diese Weise wurde ein Brenner zur Verfügung gestellt, der die zur Verbrennung erforderlichen Ressourcen effektiver und damit sparsamer einsetzt und durch die reduzierte NOx-Bildung von 80 auf 75 mg/Nm3 Rauchgas bei voller Feuerungsleistung eine umweltschonendere Befeuerung ermöglicht.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Verbrennung von Primärgas und Sekundärgas in einer Brenneranordnung, umfassend einen Brennerkopf (1), eine Primärgaszufuhr (6) zum Zuführen von Primärgas zum Brennerkopf, und eine Sekundärgaszufuhr (5), die in mindestens eine Sekundärgaslanze (3) mündet, dadurch gekennzeichnet, daß Sekundärgas mit Schallgeschwindigkeit aus der Sekundärgaslanze (3) in einen den Brennerkopf (1) umgebenden Brennraum eingeleitet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Primärgas und/oder Sekundärgas ein methanreiches Gas mit einem Methangehalt von mehr als 90 Vol.-% eingesetzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundärgas unter einem Winkel (8) zwischen dem Vektor der Hauptausströmrichtung des Sekundärgasstromes und dem Vektor der Längsachse des Brenners von mehr als 30°, bevorzugt 45°, weggerichtet von der Längsachse des Brenners in den Brennraum eingeleitet wird.
  4. Brenneranordnung, umfassend einen Brennerkopf (1), eine Primärgaszufuhr (6) zum Zuführen von Primärgas zum Brennerkopf, und eine Sekundärgaszufuhr (5), die in mindestens eine Sekundärgaslanze (3) mündet, die so angeordnet ist, daß Sekundärgas am Brennerkopf vorbei geleitet werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Sekundärgaslanze (3) eine Blende (2) vorhanden ist und daß Sekundärgaszufuhr (5) und Sekundärgaslanze (3) derart ausgebildet und angeordnet sind, daß Sekundärgas mit Schallgeschwindigkeit aus der mindestens einen Sekundärgaslanze (3) austreten kann.
  5. Brenneranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Sekundärgaslanze (3) und Blende (2) so angeordnet und ausgebildet sind, daß das Sekundärgas unter einem Winkel (8) zwischen dem Vektor der Hauptausströmrichtung des Sekundärgasstromes und dem Vektor der Längsachse des Brenners von mehr als 30°, bevorzugt 45°, weggerichtet von der Längsachse des Brenners in den Brennraum eingeleitet wird.
  6. Brenneranordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Sekundärgaslanze (3) pro Brennerkopf (1) vorgesehen ist.
EP97101355A 1996-01-31 1997-01-29 Low-NOx-Brenner mit verbessertem Betriebsverhalten Revoked EP0787947B1 (de)

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EP0787947A2 EP0787947A2 (de) 1997-08-06
EP0787947A3 EP0787947A3 (de) 1998-12-23
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