WO2004020903A1 - Verfahren und vorrichtung zur nox-armen verbrennung russhaltiger tailgase - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur nox-armen verbrennung russhaltiger tailgase Download PDF

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WO2004020903A1
WO2004020903A1 PCT/EP2002/012081 EP0212081W WO2004020903A1 WO 2004020903 A1 WO2004020903 A1 WO 2004020903A1 EP 0212081 W EP0212081 W EP 0212081W WO 2004020903 A1 WO2004020903 A1 WO 2004020903A1
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combustion
burner
gases
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Joachim Kümmel
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Kuemmel Joachim
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    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M9/00—Baffles or deflectors for air or combustion products; Flame shields
    • F23M9/02—Baffles or deflectors for air or combustion products; Flame shields in air inlets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
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    • 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
    • F23C6/045—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection with staged combustion in a single enclosure

Definitions

  • the invention relates to a method for low-NOx combustion of soot-containing tail gases according to the preamble of claim 1 and a device, in particular for carrying out the method, according to the preamble of claim 6.
  • tail gases residual gases or arm gases, hereinafter referred to as tail gases
  • the water vapor-saturated residual gases from the soot reactors which contain a CO content of approx. 9 to 12 vol% as well as oxidizable gas attendants, such as H 2 , C n H m , NH, HCN and soot, are usually in a ceramic-lined combustion chamber burned.
  • oxidizable gas attendants such as H 2 , C n H m , NH, HCN and soot
  • the pollutant-relevant NOx emissions reach values in the range of 550 to 650 mg / lfar 1 and are thus often above the target values of maximum 500 mg / Nur 1 , which is why secondary measures, such as the installation-intensive installation of an NSCR system, are required.
  • the following table shows an example of the tail gas analyzes and emission values of the plants in operation as well as the target values for new, modern tail gas combustion plants, which are due to the expected increase in soot production. tion, in particular the number of soot types from around 30 varieties to 60 to 80 varieties in the future.
  • DENOX In order to reduce the NOx emissions in flue gases from steam generator plants, so-called DENOX is used for commercially available fuels, for example oil, natural gas or coal dust. Burner used. The combustion in the DENOX burners takes place in two stages, ie below 0 2 deficiency and with a subsequent 0 2 excess, in order to reduce the formation of thermal NOx. A reduction in the thermal NOx in DENOX burners can also be achieved by introducing cooled combustion gases, so-called recirculation gases.
  • the well-known DENOX burners cannot be used to burn the low-calorific tail gases, since the burner operation is not guaranteed with the sub-stoichiometric mode of operation.
  • the flames emigrate from the burner muffle and the target values for the carbon content in the flue gas C ⁇ ... are not achieved.
  • the required NOx reductions in tail gas incineration plants have only been achieved by installing an NSCR plant (non-selective catalytic reduction device).
  • the flue gases are treated uniformly with ammonia or urea in a temperature range of 850 to 950 ° C in order to reduce the NOx to N 2 and H 2 0.
  • the invention is based on the object of creating a method for the low-NOx combustion of soot-containing tail gases and a device for carrying out this method, which ensure ignition-stable and low-emission combustion of the soot-containing tail gases in a particularly efficient manner and with an extremely low investment outlay.
  • the invention is based on the basic idea that the soot-containing tail gas in a combustion chamber system of a three-stage oxidation one with a defined cooling between the first and second oxidation stages of the partially burned tail gases and combustion gases.
  • the three oxidation stages are implemented in the following four method steps in the device according to the invention:
  • the tail gas is burned in a multi-nozzle burner under stoichiometric but ignition-stable. This is achieved by a defined arrangement of individual burner nozzles with alternating stoichiometric and substoichiometric air supply. In this first process step, the NOx formers HCN, NH 2 and the NOx contained in the tail gas are reduced.
  • the flue gas emerging from the multi-nozzle burner which has not yet completely burned out, is cooled in a defined manner in a “cold” combustion chamber consisting of boiling water pipes, in particular from a temperature range of approximately 850 to 900 ° C. to 750 to 800 ° C.
  • the partially burned tail gases or flue gases are divided into two gas streams A and B, which pass through passages designed as germer nozzles and are mixed with secondary air with a particularly small jet diameter and mixed with the combustion gases by contraction and expansion so intensively that a particularly efficient and effective afterburning of the remaining CO and soot components is achieved.
  • a fourth process step is carried out with the help of at least one perforated brick wall made of waist stones at the transition of the combustion chamber system to a waste heat boiler.
  • the waist stones allow an intensive mixing of the combustion gases and increase the burnout quality due to a catalytic effect.
  • the waist Stones are preferably made of Al 2 0 3 catalyst material and reduce the CO content in the flue gas to well below 10 mg CO / m 3 in the flue gas.
  • the combustion air or primary air is divided into two volumes and fed to the individual burner nozzles in such a way that one tail gas nozzle is stoichiometrically exposed to air and the adjacent tail gas nozzles are subjected to sub-stoichiometric air.
  • the tail gases of every second, stoichiometrically charged single burner nozzle burn in an ignition-stable manner and at a higher temperature.
  • the tail gases of the single stoichiometric burner nozzles which are each arranged around the ignition-stable hot flames, bring about a good mixing with the gases of the stoichiometric flames due to their lower gas velocity.
  • the high H 2 0 content in the tail gases support the Boudouard see gasification effect between the stoichiometric and substoichiometric flame gases. Furthermore, the advantageous, reducing driving style is ignition-stable and achieves streak-free smoke gases with optimal quality.
  • the device according to the invention for low-NOx combustion of soot-containing tail gases with a tail gas burner, a combustion chamber and a downstream waste heat boiler is designed with a multi-nozzle burner and has a plurality of individual burner nozzles with air lances for supplying primary air from two air distribution boxes.
  • the primary air is supplied to the two air distribution boxes with the aid of a trim flap device, an air distribution box and the air lances connected to it for stoichiometric air supply and the further air distribution box and the air lances connected to this being provided for sub-stoichiometric air supply.
  • a brightness sensor for example a combined UV / IR-FI brightness sensor, which supplies the measured values as digits to a controller, and to stabilize them with the aid of the opposing air trim flaps.
  • the combustion chamber downstream of the multi-nozzle burner which forms a combustion chamber system together with a burn-out chamber, has boiled water-flowed, welded tube walls, so-called fin or membrane tube walls, which are not lined with ceramic and in this way cool the partially burned tail gases by about 50 to 150 degrees before secondary air is injected through nozzles with a relatively small diameter in defined nozzle-like passages.
  • the diameter of the nozzles for the secondary air is expediently a maximum of 50 mm. It has been found that such a cross-section of the nozzle achieves a volume-to-residence ratio in the mixing region which is favorable for CO oxidation.
  • the division of the partially burned tail gases into two gas streams is achieved by a displacement body, which is arranged approximately in the middle of the combustion chamber system, in particular at the transition from the combustion chamber to the burnout chamber or at the entrance to the burnout chamber, and forms germer nozzles with pipe walls of the burnout chamber drawn in on both sides.
  • the nozzles for the injection of secondary air are advantageous in the area of contraction, i.e. arranged in front of or above the largest constriction cross section and cause intensive mixing of the contracted and subsequently expanded gas streams, so that a high burnout quality is achieved.
  • the secondary air volume is around 25 to 35% of the total air volume.
  • An optimal mixing result and a high burnout quality Lity are achieved if the constriction cross-section in the area of the displacement body and the pipe walls drawn in on both sides is at least 45% and a maximum of 30% of the combustion chamber or burn-out chamber cross-section and if the opening angle of the germer nozzles, i.e. the two sides of the displacement body and the drawn-in pipe walls with a vertical line , is at least 20 and a maximum of 36 °.
  • the ceramic lining of the burnout chamber is expediently designed such that a reaction temperature of about 590 ° C. is not undercut even in the peripheral zones.
  • the combustion gases in this perforated brick wall are exposed to a large number of smaller contractions and expansions. Residual parts of CO and / or soot burn out due to the intense turbulence effect, and the required emission values are achieved.
  • the advantage of the method according to the invention and the device according to the invention for carrying out the method are, in addition to a significant reduction in the emission values in the exhaust gas, also the fact that an additional NSCR system and also investment-intensive brick combustion chambers are not required.
  • the at least one perforated brick wall which is connected downstream of the reaction chamber of the combustion chamber system, is expediently made of a catalytically active stone material, for example of Al 2 O 3.
  • a particularly advantageous perforated brick wall consists of waist stones, which can be suspended in the pipe grille between vertically oriented overflow pipes, for example between the riser pipes of the lower combustion chamber front wall distributor and the rear wall distributor. If the waist stone has concave recesses on both sides, ie guide grooves with concave shapes, they can be “screwed in” between the overflow pipes.
  • Waist radius R T - (d + 5),
  • T is the axial distance between two adjacent overflow pipes and d is the diameter of an overflow pipe.
  • Waist stones with the aforementioned dimensions also have the advantage that they support themselves and do not require any further vertical and horizontal mounting.
  • the detachable arrangement of the waist stones means that maintenance is extremely easy.
  • variations are possible with regard to the free opening cross-section for the flue gases and the mixing.
  • Waist stone straps can also be used for this purpose. It has been shown that a free opening cross section of approximately 33% is advantageous. If two perforated stone walls are arranged one behind the other, in particular at a distance, it makes sense to arrange their waist stones offset from one another.
  • FIG. 1 shows a tailgas combustion system according to the invention with a downstream waste heat boiler
  • Fig. 3 is a half view of the invention
  • Tailgas multi-nozzle burner according to arrow A in Fig. 2;
  • FIG. 4 shows a view of a perforated brick wall according to the invention
  • Fig. 6 shows an enlarged section of the perforated brick wall according to the invention
  • Fig. 7 shows a cross section along line VII-VII of Figure 6 with a combustion chamber wall.
  • FIG. 1 shows a highly schematic representation of a tail gas combustion system 1 with a downstream waste heat boiler 10.
  • the tail gas combustion system 1 has a tail gas burner 2 with a tail gas inlet chamber 3 and two air distribution boxes 11, 12, into which primary air is fed via a double duct 30 with the aid of a trim flap device 15 is divided into two air volumes such that a stoichiometric air supply is possible via the air distribution box 11 and a sub-stoichiometric air supply is simultaneously possible via the air distribution box 12.
  • the tail gas burner 2 is a multi-nozzle burner and is further described in connection with FIGS. 2 and 3.
  • a central burner 4 serves as a starting burner.
  • the central burner 4 can also be dimensioned as a power burner if the steam output has to be ensured even if the tail gas burner fails.
  • a combustion chamber 5 is composed of tube walls 8 which siedewassergekühlt, ceramic not to mode modeet and gas-tight ver ⁇ are welded.
  • the tail gases emerging from the tail gas burner 2, but not yet completely burned out, are cooled in this “cold” combustion chamber 5 from approximately 850 to 900 ° C. to approximately 750 to 800 ° C. before they are passed to a burn-out chamber 6 by niert formed passages 17, 18 are passed as two gas streams A and B.
  • the required reaction temperature of approximately 590 ° C. is achieved by a ceramic lining 16 of the burnout chamber 6 and in particular already in the area of the drawn-in tube walls 9 and the displacement body 7.
  • the burnout quality is improved in that the nozzles 25 for the secondary air have a diameter ⁇ 50 mm. This achieves a favorable volume / residence time ratio with great turbulence while maintaining the reaction temperature.
  • the secondary air is produced via air bars 26, 27 on both sides of the passages 17, 18 and on both sides in the displacement body 7, which supply the nozzles 25.
  • two perforated brick walls 13, 14 are installed, which have waist stones 33 arranged one above the other and offset as perforated bricks and passages 34 for the combustion gases from the burnout chamber 6.
  • 1 illustrates that the waist stones 33 and hence the passages 34 of the parallel and spaced-apart perforated brick walls 13, 14 to each other ver ⁇ sets are arranged so that the flue gases when flowing through the two perforated brick walls 13, 14 of a plurality of smaller contractions and expansions get abandoned.
  • the downstream waste heat boiler 10 or the waste heat boiler system essentially consists of the components final superheater 40, preheater 41, evaporator 42, economizer 43 and evaporation drum 44.
  • the boiler walls 8 are connected to the evaporation drum 44 via a downpipe 45 and drop connecting pipes 46.
  • a chimney 47 leads the combustion gases outside.
  • the entire boiler system, i.e. the tail gas combustion system 1 and the waste heat boiler system 10 are provided with external insulation 48.
  • FIG. 2 and FIG. 3 schematically show further details of the tail gas burner 2. Identical features are provided with identical reference symbols.
  • the combustion or primary air is introduced into the double duct 30 via an air duct 31 with an air control flap 32.
  • Opposed air trim tabs 28, 29 of the trim tab device 15 distribute the primary air to the air distribution box 11 for stoichiometric air supply and to the air distribution box 12 for sub-stoichiometric air supply.
  • the air distribution boxes 11, 12 are each connected to half of the air lances 21, 22 in such a way that, in addition to an air lance 21 for stoichiometric air supply, an air lance 22 for sub-stoichiometric air supply in both on the x-axis and on the y-axis a single burner nozzle 20, which is supplied with the tail gases from a tail gas inlet chamber 3, is arranged.
  • a stoichiometric, ignition-stable flame is always surrounded by at least three and a maximum of four substoichiometric flames and vice versa.
  • the arrangement of the air lances 21, 22 on x-y coordinates is evident from the circular nozzle field 23 in FIG. 3, only half a view of the tail gas burner 2 being shown in this figure.
  • the tail gas burner 2 is used in FIG. 2 as a fall burner, but can also be used as a bottom or front burner a combustion chamber 5 consisting of gas-tight welded tube walls 8.
  • FIGS. 4 to 7 show schematically the formation and positioning of a perforated brick wall 13 according to FIG. 1.
  • the perforated brick wall 13 at the outlet of the burnout chamber 6 consists of waist stones 33, the formation of which is shown in particular in FIGS. 6 and 7.
  • the waist stones 33 are staggered and releasably held on overflow pipes 35, which are arranged between water distributors 37, 38 and are aligned vertically. This mounting takes place both in the direction of the flue gas path and transversely to the flue gas path and is achieved by concavity 36 (see FIGS. 6 and 7).
  • the concave formations 36 are double-sided, vertical, approximately U-shaped recesses of the waist stone 33 with a vertical concave form as a connection between the U-legs. Due to the staggered arrangement of the waist stones 33, the passages 34 for the flue gas are also staggered. In this advantageous construction, the free passage area has a blockage of approximately 67% of the passage area or a free opening cross section of approximately 33%.
  • a second perforated brick wall 14 on the boiler side is advantageous if tail gases with a particularly high soot content have to be burned.
  • the passages 34 of this perforated brick wall 14, like the waist stone 33, are offset from the passages 34 or waist stones 33 of the perforated brick wall 13, as a result of which the flue gas jets experience a dissolution with subsequent contraction and expansion.
  • the pipe-held perforated brick walls 13, 14 are advantageous in terms of the need for stone material and in terms of assembly effort. If the passages 34 have the same hydraulic diameter and the same stone thickness S, the pressure loss on the flue gas side is the same over all flue gas passages 34, as a result of which a uniform gas distribution is achieved.
  • the concave recesses 36 are used to hang the waist stones 33 into or around the overflow pipes 35. Due to the design and dimensioning, the installation of a waist stone 33 is possible by a vertical insertion of the waist stone 33 and a subsequent “screwing in”.
  • the waist stones 33 advantageously consist of a material with a catalytic effect, for example A1 2 0 3 , the burnout effect of the device according to the invention is further increased.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur NOx-armen Verbrennung russhaltiger Tailgase, insbesondere für die Russindustrie. Um bei der Verbrennung wasserdampfgesättigter, zündträger Tailgase die erforderlichen Emissionswerte im Abgas, insbesondere niedrige NOx- und Cfix-Werte, zu erreichen, wird ein Verfahren mit drei Oxidationsstufen in vier Verfahrensschritten vorgeschlagen. Die Verbrennung erfolgt in einem Brennkammersystem mit einem luftseitig geteilten Multidüsenbrenner mit Brennereinzeldüsen und Luftlanzen, welche wechselnd stöchiometrisch und unterstöchiometrisch beaufschlagt werden. Die teilverbrannten Tailgase werden in einer Brennkammer einer Boudouard'schen Reaktion unterzogen und um 50 bis 150 Grad abgekühlt, in einer Ausbrennkammer mit eingezogenen Rohrwänden und einem Verdrängungskörper in zwei Gasströme geteilt und unter Zuführung von Sekundärluft nachverbrannt und am Ausgang der Ausbrennkammer zur Reduzierung der CO- und Russanteile durch wenigstens eine Lochsteinwand geführt und einer weiteren katalytischen Nachverbrennung unterzogen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur NOx-armen Verbrennung rußhaltiger Tailgase
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur NOx-armen Verbrennung rußhaltiger Tailgase gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
Die Erfindung ist insbesondere für den Einsatz in der Rußindustrie vorgesehen, wo nieder alorige, wasserdampfgesättigte und zündträge Rest- bzw. Armgase, nachfolgend Tailgase genannt, anfallen.
Die wasserdampfgesättigten Restgase aus den Rußreaktoren, welche einen CO-Gehalt von ca. 9 bis 12 Vol-% sowie oxidierbare Gasbegleiter, wie H2, CnHm, NH, HCN und Ruß enthalten, werden in der Regel in einer keramisch ausgekleideten Brennkammer verbrannt. Die niedrigen Brennwerte der Gasbegleiter und deren Ausbrennverhalten erfordern Brennkammern mit einem Rauchgas-Verweilzeit-Volumen von 1,5 bis 2,0 s in einem Rauchgastemperaturfeld von 850 bis 1200°C. Die Schadstoffrelevanten NOx-E issionen erreichen dabei Werte im Bereich von 550 bis 650 mg/lfar1 und liegen damit häufig über den Zielwerten von maximal 500 mg/Nur1, weshalb Sekundärmaßnahmen, beispielsweise der investionsaufwendige Einbau einer NSCR-Anlage, erforderlich werden.
Die folgende Tabelle zeigt beispielhaft die Tailgasanalysen und Emissionswerte der in Betrieb befindlichen Anlagen sowie die Zielwerte für neue, moderne Tailgasverbrennungsanlagen, welche aufgrund der zu erwartenden Steigerung der Rußerzeu- gung, insbesondere der Zahl der Rußarten von bisher etwa 30 Sorten auf zukünftig 60 bis 80 Sorten erforderlich werden.
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Für die Reduzierung der NOx-Emissionen in Rauchgasen von Dampferzeugeranlagen werden bei handelsüblichen Brennstoffen, beispielsweise Öl, Erdgas oder Kohlestaub, sogenannte DENOX— Brenner eingesetzt. Die Verbrennung verläuft in den DENOX— Brennern zweistufig, d.h. unter 02-Mangel und mit nachfolgendem 02-Überschuss, ab, um die Bildung von thermischem NOx zu reduzieren. Eine Reduzierung des thermischen NOx in DENOX- Brennern kann auch durch Einleitung abgekühlter Verbrennungsgase, sogenannter Rezirkulationsgase, erreicht werden.
Die bekannten DENOX-Brenner können zur Verbrennung der brennwertarmen Tailgase nicht eingesetzt werden, da bei der un- terstöchiometrischen Fahrweise ein zündstabiler Brennerbetrieb nicht gewährleistet ist. Es kommt zum Auswandern der Flammen aus der Brennermuffel, und außerdem werden die Zielwerte für den Kohlenstoffgehalt im Rauchgas Cπ... nicht erreicht.
Bisher werden die erforderlichen NOx-Reduzierungen in Tailgas- verbrennungsanlagen nur durch die Installierung einer NSCR- Anlage (Nicht-Selektive-Catalytische-Reduktionseinrichtung) erreicht. In dieser zusätzlichen Anlage werden die Rauchgase in einem Temperaturbereich von 850 bis 950°C gleichmäßig mit Ammoniak oder Harnstoff behandelt, um das NOx zu N2 und H20 zu reduzieren.
Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, ein Verfahren zur NOx-armen Verbrennung rußhaltiger Tailgase sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, welche eine zündstabile und emissionsarme Verbrennung der ruß- haltigen Tailgase besonders effizient und mit einem außerordentlich geringen investitionstechnischen Aufwand gewährleisten.
Verfahrensmäßig wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und vorrichtungsmäßig durch die Merkmale des -Anspruchs 9 gelöst. Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen und in den Figurenbeschreibungen enthalten.
Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, das rußhaltige Tailgas in einem Brennkammersystem einer dreistufigen Oxidati- on mit einer zwischen der ersten und zweiten Oxidationsstufe eingeschalteten definierten Abkühlung der teilverbrannten Tailgase und Verbrennungsgase zu unterziehen.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die drei Oxidati- onsstufen in folgenden vier Verfahrensschritten in der erfindungsgemäßen Vorrichtung realisiert:
l._ Das Tailgas wird in einem Multidüsenbrenner unterstöchio- metrisch aber zündstabil verbrannt. Dies wird durch eine definierte Anordnung von Brennereinzeldüsen mit abwechselnd stöchiometrischer und unterstöchiorαetrischer Luftzuführung erreicht. In diesem ersten Verfahrensschritt werden die NOx-Bildner HCN, NH2 und das im Tailgas enthaltene NOx reduziert.
2. Das aus dem Multidüsenbrenner austretende, noch nicht ganz ausgebrannte Rauchgas wird in einer „kalten", aus Siedewasserrohren bestehenden Brennkammer definiert abgekühlt, insbesondere von einem Temperaturbereich von ca. 850 bis 900°C auf 750 bis 800°C.
3. In dem dritten Verfahrensschritt werden die teilverbrannten Tailgase bzw. Rauchgase in zwei Gasströme A und B geteilt, welche als Germerdüsen ausgebildete Durchgänge passieren und hier mit Sekundärluft mit besonders kleinem Strahldurchmesser versetzt und mit den Verbrennungsgasen durch Kontraktion und Expansion so intensiv gemischt werden, dass eine besonders effiziente und wirkungsvolle Nachverbrennung der restlichen CO- und Rußanteile erreicht wird.
4. Ein vierter Verfahrensschritt wird mit Hilfe wenigstens einer Lochsteinwand aus Taillensteinen am Übergang des Brennkammersystems zu einem Abhitzekessel durchgeführt. Die Taillensteine ermöglichen eine intensive Durchmischung der Verbrennungsgase und erhöhen die Ausbrandqualität aufgrund einer katalytischen Wirkung. Die Taillen- steine sind bevorzugt aus Al203-Katalysatormaterial gefertigt und verringern den CO-Gehalt im Rauchgas auf deutlich unter 10 mg CO/m3 im Rauchgas.
Für eine unterstöchiometrische, aber zündstabile Verbrennung der rußhaltigen Tailgase wird die Verbrennungsluft bzw. Primärluft in zwei Volumina aufgeteilt und den Brennereinzeldüsen so zugeführt, dass jeweils eine Tailgasdüse stöchio etrisch mit Luft und die jeweils danebenliegenden Tailgasdüsen un- terstöchiometrisch mit Luft beaufschlagt werden. Dadurch verbrennen die Tailgase jeder zweiten, stöchiometrisch beaufschlagten Brennereinzeldüse zündstabil und mit einer höheren Temperatur. Gleichzeitig bewirken die Tailgase der unterstö- chiometrisch beaufschlagten Brennereinzeldüsen, die jeweils um die zündstabilen heißen Flammen angeordnet sind, durch ihre geringere Gasgeschwindigkeit eine gute Vermischung mit den Gasen der stöchiometrischen Flammen.
Es ist vorteilhaft, dass der hohe H20-Gehalt in den Tailgasen die Boudouard' sehe Vergasungswirkung zwischen den stöchiometrischen und unterstöchiometrischen Flammengasen unterstutzen. Des Weiteren wird die vorteilhafte, reduzierende Fahrwei- se zündstabil und erreicht mit optimaler Qualität strähnenfreie Rauchgase.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur NOx-armen Verbrennung rußhaltiger Tailgase mit einem Tailgasbrenner, einer Brennkammer und einem nachgeschalteten Abhitzekessel, ist mit einem Multidüsenbrenner ausgebildet und weist eine Vielzahl von Brennereinzeldüsen mit Luftlanzen zur Zuführung von Primärluft aus zwei Luftverteilungskästen auf. Den zwei Luftverteilungskästen wird mit Hilfe einer Trimmklappeneinrichtung die Primärluft zugeführt, wobei ein Luftverteilungskasten und die mit diesem verbundenen Luftlanzen zur stöchiometrischen Luftzuführung und der weitere Luftverteilungskasten und die mit diesem verbundenen Luftlanzen zur unterstöchiometrischen Luftzuführung vorgesehen sind. Durch gegenläufig wirkende Lufttrimmklappen besteht die vorteilhafte Möglichkeit, die Zündstabilität des Multidüsenbren- ners zu regulieren. Hierbei ist es zweckmäßig, die Tailgasflamme mit Hilfe eines Helligkeitssensors, beispielsweise eines kombinierten UV/IR-FI-Helligkeitssensors, welcher die gemessenen Werte als Digits einem Regler zuführt, zu überwachen und mit Hilfe der gegenläufigen Lufttrimmklappen zu stabilisieren.
Die dem Multidüsenbrenner nachgeschaltete Brennkammer, welche zusammen mit einer Ausbrennkammer ein Brennkammersystem bildet, weist siedewasserdurchflossene, verschweißte Rohrwände, sogenannte Flossen- oder Membranrohrwände, auf, welche nicht keramisch ausgekleidet sind und auf diese Weise die teilverbrannten Tailgase um etwa 50 bis 150 Grad abkühlen, bevor in definiert ausgebildeten düsenartigen Durchgängen Sekundärluft durch Düsen mit einem relativ kleinen Durchmesser injiziert wird.
Zweckmäßigerweise beträgt der Durchmesser der Düsen für die Sekundärluft maximal 50 mm. Es wurde gefunden, dass mit derartigen Düsenquerschnitten ein für die CO-Oxidation günstiges Volumen-Verweilzeit-Verhältnis im Mischungsgebiet erreicht wird. Die Aufteilung der teilverbrannten Tailgase in zwei Gasströme wird durch einen Verdrängungskörper erreicht, welcher etwa mittig im Brennkammersystem, insondere am Übergang der Brennkammer zur Ausbrennkammer bzw. am Eingang der Ausbrennkammer, angeordnet ist und mit beidseitig eingezogenen Rohrwänden der Ausbrennkammer Germerdüsen bildet. Die Düsen zur Injektion von Sekundärluft sind vorteilhaft im Bereich der Kontraktion, d.h. vor oder oberhalb des größten Einschnürungsquerschnitts, angeordnet und bewirken eine intensive Durchmischung der kontrahierten und nachfolgend expandierten Gasströme, so dass eine hohe Ausbrennqualität erreicht wird.
Das Sekundärluftvolumen beträgt in -Abhängigkeit von der Tail- gasart und den Rußanteilen etwa 25 bis 35 & der Gesamtluftmenge. Ein optimales Mischungsergebnis und eine hohe Ausbrennqua- lität werden erreicht, wenn der Einschnürungsquerschnitt im Bereich des Verdrängungskörpers und der beidseitig eingezogenen Rohrwände mindestens 45 % und maximal 30 % des Brennkammer- bzw. Ausbrennkammerquerschnitts beträgt und wenn der Öffnungswinkel der Germerdüsen, d.h. der beiden Seiten des Verdrängungskörpers und der eingezogenen Rohrwände mit einer Vertikalen, mindestens 20 und maximal 36° beträgt. Die keramische Auskleidung der Ausbrennkammer ist zweckmäßigerweise derart ausgebildet, dass auch in den Randzonen eine Reaktionstemperatur von etwa 590°C nicht unterschritten wird.
Am Ende der Ausbrennkammer bzw. als Übergang von der Ausbrennkammer in einen Abhitzekessel ist wenigstens eine Lochsteinwand, bestehend aus versetzt angeordneten Taillensteinen, angeordnet. Beim Durchströmen werden die Verbrennungsgase in dieser Lochsteinwand einer Vielzahl von kleineren Kontraktionen und Expansionen ausgesetzt. Restanteile von CO und/oder Ruß brennen durch die intensive Turbulenzwirkung aus, und es werden die erforderlichen Emissionswerte erreicht.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bestehen somit neben einer signifikanten Senkung der Emissionswerte im Abgas auch darin, dass eine zusätzliche NSCR-Anlage und auch investitionsaufwendige gemauerte Brennkammern nicht erforderlich sind.
Die wenigstens eine Lochsteinwand, welche dem Reaktionsraum des Brennkammersystems nachgeschaltet ist, ist zweckmäßigerweise aus einem katalytisch wirkenden Steinmaterial, beispielsweise aus AI2O3, hergestellt.
Eine besonders vorteilhafte Lochsteinwand besteht aus Taillensteinen, welche zwischen vertikal ausgerichtete Überströmrohre, beispielsweise zwischen die Steigrohre des unteren Brennkammer-Vorderwand-Verteilers und des Rückwandverteilers, in das Rohrgitter eingehängt werden können. Wenn die Taillenstein beidseitig ausgebildete Konkavausnehmun- gen, d.h. Führungsrillen mit konkaven Ausformungen aufweisen, können sie zwischen die Überströmrohre „eingedreht" werden.
Es wurde gefunden, dass eine optimale Rauchgasdurchmischung mit einer Lochsteinwand aus Taillensteinen nachfolgender Dimensionierung erreicht wird.
Steinbreite W = T + (2d-6)
Steinhöhe H = T -(d-6)
Steintiefe S = (3,5 4)d
Taillenradius R = T - (d+5) ,
wobei T der axiale Abstand zweier benachbarter Überströmrohre und d der Durchmesser eines Überströmrohres ist.
Taillensteine mit der vorgenannten Dimensionierung zeigen darüber hinaus den Vorteil, dass sie sich selbst stützen und keiner weiteren vertikalen und horizontalen Halterung bedürfen. Durch die lösbare Anordnung der Taillensteine ist die Wartung mit einem außerordentlich geringen Aufwand verbunden. Außerdem sind Variationen im Hinblick auf den freien Öffnungsquerschnitt für die Rauchgase und die Durchmischung möglich. Zu diesem Zweck können auch Taillenstein-Riemchen eingesetzt werden. Es hat sich gezeigt, dass ein freier Öffnungsquerschnitt von ca. 33 % vorteilhaft ist. Wenn zwei Lochsteinwände, insbesondere mit Abstand hintereinander angeordnet werden, ist es sinnvoll, deren Taillensteine versetzt zueinander anzuordnen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung weiter erläutert; in dieser zeigen
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Tailgas-Verbrennungsanlage mit nachgeschaltetem -Abhitzekessel;
Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Tailgas-Multidüsenbrenner; Fig. 3 eine hälftige Ansicht auf den erfindungsgemäßen
Tailgas-Multidüsenbrenner nach Pfeil A in Fig. 2;
Fig. 4 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Lochsteinwand;
Fig. 5 einen Längsschnitt gemäß der Linie V-V in Figur 4;
Fig. 6 einen vergrößerten Ausschnitt der erfindungsgemäßen Lochsteinwand und
Fig. 7 einen Querschnitt gemäß Linie VII-VII der Figur 6 mit einer Brennkammerwand.
Figur 1 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung eine Tailgasverbrennungsanlage 1 mit einem nachgeschalteten Abhitzekessel 10. Die Tailgasverbrennungsanlage 1 weist einen Tail- gasbrenner 2 mit einer Tailgaseintrittskammer 3 und zwei Luftverteilungskästen 11, 12 auf, in welche Primärluft über einen Doppelkanal 30 mit Hilfe einer Trimmklappeneinrichtung 15 in zwei Luftvolumina geteilt wird, derart, dass über den Luftverteilungskasten 11 eine stöchiometrische Luftzuführung und über den Luftverteilungskasten 12 eine unterstöchiometrische Luftzuführung gleichzeitig möglich ist.
Der Tailgasbrenner 2 ist ein Multidüsenbrenner und wird im Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3 weiter beschrieben.
Ein Zentralbrenner 4 dient als Startbrenner. Der Zentralbrenner 4 kann jedoch auch als ein Leistungsbrenner dimensioniert werden, wenn die Dampfleistung auch bei Ausfall des Tail- gasbrenners sichergestellt sein muss.
Eine Brennkammer 5 besteht aus Rohrwänden 8, welche siedewassergekühlt, keramisch nicht abgekleidet und gasdicht ver¬ schweißt sind. Die aus dem Tailgasbrenner 2 austretenden, jedoch noch nicht völlig ausgebrannten Tailgase werden in dieser „kalten" Brennkammer 5 von ca. 850 bis 900°C auf etwa 750 bis 800°C abgekühlt, bevor sie einer Ausbrennkammer 6 durch defi- niert ausgebildete Durchgänge 17, 18 als zwei Gasströme A und B geleitet werden. Am Eingang der Ausbrennkammer 6 bzw. hinter der Brennkammer 5 sind zwei einander gegenüberliegende Rohrwände 8 eingezogen und im Bereich der eingezogenen Rohrwände 9, in der Regel etwa in der Mitte des aus der Brennkammer 5 und der Ausbrennkammer 6 bestehenden Brennkammersystems, ist ein Verdrängungskörper 7 eingebaut, welcher zusammen mit den eingezogenen Rohrwänden 9 die zwei Durchgänge 17, 18 für die zwei Gasströme A, B bildet, wobei diese die Form von Germerdüsen aufweisen. In die Durchgänge 17, 18, in welchen die Gasströme A, B zunächst einer Kontraktion und danach einer Expansion unterworfen werden, wird vor bzw. oberhalb der größten Querschnittseinengung Sekundärluft über Düsen 25 in die kontrahierten Gasströme A und B eingedüst, wodurch die noch enthaltenen CO- und Ruß-Anteile oxidiert werden. Die erforderliche Reaktionstemperatur von etwa 590°C wird durch eine keramische Auskleidung 16 der Ausbrennkammer 6 und insbesondere bereits im Bereich der eingezogenen Rohrwände 9 und des Verdrängungskörpers 7 erreicht. Die Ausbrennqualität wird verbessert, indem die Düsen 25 für die Sekundärluft einen Durchmesser <50 mm haben. Dadurch wird ein günstiges Volumen/Verweilzeit- Verhältnis mit großer Turbulenz bei gleichzeitiger Einhaltung der Reaktionstemperatur erreicht.
Die Sekundärluft wird über Luftbalken 26, 27 beidseitig der Durchgänge 17, 18 und beidseitig im Verdrängungskörper 7 bewerkstelligt, welche die Düsen 25 versorgen.
Am Übergang der Ausbrennkammer 6 in dem Abhitzekessel 10 sind zwei Lochsteinwände 13, 14 eingebaut, welche übereinander und versetzt angeordnete Taillensteine 33 als Lochsteine und Durchgänge 34 für die Verbrennungsgase aus der Ausbrennkammer 6 aufweisen. Figur 1 verdeutlicht, dass die Taillensteine 33 und damit auch die Durchgänge 34 der parallel und beabstandet zueinander angeordneten Lochsteinwände 13, 14 zueinander ver¬ setzt angeordnet sind, so dass die Rauchgase beim Durchströmen der zwei Lochsteinwände 13, 14 einer Vielzahl von kleineren Kontraktionen und Expansionen ausgesetzt werden. Durch diese intensive Turbulenzwirkung werden noch vorhandene Restanteile von CO und/oder Ruß oxidiert.
Der nachgeschaltete -Abhitzekessel 10 bzw. die Abhitzekesselanlage besteht im Wesentlichen aus den Bauteilen Endüberhitzer 40, Vorüberhitzer 41, Verdampfer 42, Economizer 43 und Ausdampftrommel 44. Über ein Fallrohr 45 und Fallverbindungsrohre 46 sind die Kesselwände 8 mit der Ausdampftrommel 44 verbunden. Ein Kamin 47 führt die Verbrennungsgase ins Freie. Die gesamte Kesselanlage, d.h. die Tailgasverbrennungsanlage 1 und die Abhitzekesselanlage 10, ist mit einer äußeren Isolierung 48 versehen.
Figur 2 und Figur 3 zeigen schematisiert weitere Details des Tailgasbrenners 2. Identische Merkmale sind mit identischen Bezugszeichen versehen. Die Verbrennungs- oder Primärluft wird über einen Luftkanal 31 mit einer Luftregelklappe 32 in den Doppelkanal 30 eingeleitet. Gegenläufige Lufttrimmklappen 28, 29 der Trimmklappeneinrichtung 15 verteilen die Primärluft auf den Luftverteilungskasten 11 zur stöchiometrischen Luftzuführung und auf den Luftverteilungskasten 12 zur unterstöchiometrischen LuftZuführung. Die Luftverteilungskästen 11, 12 sind jeweils mit der Hälfte der Luftlanzen 21, 22 verbunden und zwar in der Weise, dass sowohl auf der x-Achse als auch auf der y-Achse neben einer Luftlanze 21 zur stöchiometrischen Luftzuführung eine Luftlanze 22 zur unterstöchiometrischen Luftzuführung in jeweils einer Brennereinzeldüse 20, welche mit den Tailgasen aus einer Tailgaseintrittskammer 3 beaufschlagt wird, angeordnet ist. Damit ist immer eine stöchiometrische, zündstabile Flamme von mindestens drei und maximal vier unterstöchiometrischen Flammen umgeben und umgekehrt. Die Anordnung der Luftlanzen 21, 22 auf x-y- Koordinaten geht aus dem kreisförmigen Düsenfeld 23 der Figur 3 hervor, wobei in dieser Figur nur eine halbe Ansicht des Tailgasbrenners 2 dargestellt ist.
Der Tailgasbrenner 2 ist in Figur 2 als ein Sturzbrenner eingesetzt, kann jedoch auch als ein Boden- oder Frontbrenner an einer aus gasdicht verschweißten Rohrwänden 8 bestehenden Brennkammer 5 angeschlossen sein.
Die Figuren 4 bis 7 zeigen in schematischer Weise Ausbildung und Positionierung einer Lochsteinwand 13 gemäß Figur 1. Die Lochsteinwand 13 am Austritt der Ausbrennkammer 6 besteht wie die kesselseitige Lochsteinwand 14 aus Taillensteinen 33, deren Ausbildung insbesondere aus den Figuren 6 und 7 hervorgeht. Die Taillensteine 33 werden versetzt angeordnet und lösbar an Überströmrohren 35, welche zwischen Wasserverteilern 37, 38 angeordnet und vertikal ausgerichtet sind, gehalten. Diese Halterung erfolgt sowohl in Richtung des Rauchgasweges als auch quer zum Rauchgasweg und wird durch Konkavausfor un- gen 36 (siehe Fig. 6 und 7) erreicht. Die Konkavausformungen 36 sind beidseitige, vertikale, etwa U-förmige Ausnehmungen des Taillensteins 33 mit einer vertikalen konkaven Ausformung als Verbindung zwischen den U-Schenkeln. Durch die in Lagen versetzte Anordnung der Taillensteine 33 sind die Durchgange 34 für das Rauchgas ebenfalls versetzt angeordnet. Die freie Durchgangsfläche hat bei dieser vorteilhaften Konstruktion eine Versperrung von ca. 67 % der Durchgangsfläche bzw. einen freien Öffnungsquerschnitt von ca. 33 % .
Eine zweite, kesselseitige Lochsteinwand 14 (siehe Figur 1) ist vorteilhaft, wenn Tailgase mit besonders hohem Rußgehalt verbrannt werden müssen. Die Durchgänge 34 dieser Lochsteinwand 14 sind wie die Taillenstein 33 versetzt zu den Durchgängen 34 bzw. Taillensteinen 33 der Lochsteinwand 13 angeordnet, wodurch die Rauchgasstrahlen eine Auflösung mit anschließender Kontraktion und Expansion erfahren.
Die rohrgehalterten Lochsteinwände 13, 14 sind vorteilhaft in Bezug auf den Bedarf an Steinmaterial und in Bezug auf den Montageaufwand. Wenn die Durchgänge 34 den gleichen hydraulischen Durchmesser und die gleiche Steinstärke S aufweisen, ist der rauchgasseitige Druckverlust über alle Rauchgasdurchgänge 34 gleich, wodurch eine gleichmäßige Gasverteilung erreicht wird. Aus Figur 6 gehen die geometrische Gestaltung und Formgebung der Taillensteine 33 im Zusammenhang mit den Überströmrohren 35 im Detail hervor. Bei einem -Abstand T zwischen den Längsachsen zweier benachbarter Überströmrohre 35 und bei einem Außendurchmesser d der Überströmrohre 35 ist eine Steinbreite W = T + (2d-6) vorteilhaft, weil dann die Uberströmrohre 35 zur Vermeidung lokaler Gasunterkühlungen von den Taillensteinen 33 wegen der Konkavausneh ungen 36 abgedeckt werden. Weitere vorteilhafte Dimensionierungen sind eine Steinhöhe H = T -(d-6) und eine Steintiefe S = (3,5 -*- 4)d.
Die Konkavausnehmungen 36 dienen zum Einhängen der Taillensteine 33 in bzw. um die Überströmrohre 35. Die Montage eines Taillensteins 33 ist aufgrund der Ausbildung und Dimensionierung durch ein vertikales Einschieben des Taillensteins 33 und ein anschließendes „Eindrehen" möglich. Eine für die Montage besonders vorteilhafte Konkavausnehmung 36 weist einen Radius R = T- (d+5) auf.
Da die Taillensteine 33 vorteilhaft aus einem Material mit ka- talytischer Wirkung, beispielsweise A1203, bestehen, wird die Ausbrennwirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiter erhöht .

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur NOx-armen Verbrennung rußhaltiger Tailgase in einer Tailgasverbrennungsanlage, bei dem die rußhaltigen Tailgase zur Reduzierung des NOx und der NOx-Bildner in einem ersten Verfahrensschritt in einem Multidüsenbrenner mit einer unterstöchiometrischen Luftzuführung und stöchiometrischen Luftzuführung verbrannt werden, in einem zweiten Verfahrensschritt die teilverbrannten Tailgase in einer Brennkammer abgekühlt und einer Boudouard' sehen Reaktion unterzogen werden, in einem dritten Verfahrensschritt die teilverbrannten Tailgase geteilt und in wenigstens zwei Gasströmen einer Nachbrennkammer zugeführt, dabei gleichzeitig einer Kontraktion und Expansion unterzogen, durchgemischt und unter Zuführung von Sekundärluft nachverbrannt werden und in einem vierten Verfahrensschritt die Verbrennungsgase zur weiteren Reduzierung der CO- und Rußanteile durch wenigstens eine Lochsteinwand geführt und dabei katalytisch nachverbrannt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die rußhaltigen Tailgase in Brennereinzeldüsen, welche abwechselnd mit einer stöchiometrischen und unterstöchiometrischen Luftzuführung verbunden sind, teilverbrannt werden, wobei die Tailgase in den Brennereinzeldüsen mit einer stöchiometrischen Luftzuführung zündstabil verbrannt und durch die jeweils benachbarten Brennereinzeldüsen mit einer unterstöchiometrischen Luftzuführung zusätzlich vermischt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die stöchiometrischen und unterstöchiometrischen Luftzuführungen entsprechend der jeweiligen Tailgasanaly- se und Brennerlast für eine zündstabile Verbrennung vertrimmt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die aus dem Multidüsenbrenner austretenden, teilverbrannten Tailgase zur Verschiebung des Boudouard' sehen Gleichgewichtes um mindestens 50 bis ax . 150 Grad abgekühlt werden und diese Abkühlung in der Brennkammer, welche nicht keramisch verkleidet wird, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden -Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass den teilverbrannten, abgekühlten und in zwei Gasströme geteilten Tailgasen vor oder in der Ebene der Kontraktion Sekundärluft injiziert wird.
Verbrennungsanlage zur NOx-armen Verbrennung rußhaltiger Tailgase, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der -Ansprüche 1 bis 5, mit einem Tailgasbrenner (2), einer Brennkammer (5) und einem nachgeschalteten Abhitzekessel (10), dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Tailgasbrenner (2) als ein Multidüsenbrenner ausgebildet ist und eine Vielzahl von Brennereinzeldüsen (20) mit Luftlanzen (21, 22) zur Zuführung von Primärluft aufweist und dass zwei Luftverteilungskästen (11, 12) angeordnet sind, in welche die Luft mit Hilfe einer Tri m- klappeneinrichtung (15) zuführbar ist, wobei ein Luftverteilungskasten (11) und die mit diesem verbundenen Luftlanzen (21) zur stöchiometrischen LuftZuführung und der andere Luftverteilungskasten (12) und die mit diesem verbundenen Luftlanzen (22) zur unterstöchiometrischen Luftzuführung vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Trimmklappeneinrichtung (15) Lufttrimmklappen (28, 29) zur stöchiometrischen und unterstöchiometrischen Luftbeaufschlagung der Luftverteilungskästen (11, 12) aufweist und in einem Doppelkanal (30) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 Oder 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Brennereinzeldüsen (20) mit den Luftlanzen (21, 22) zu einem kreisförmigen Düsenfeld (23) oder zu einem quadratischen oder rechteckigen Düsenfeld angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Brennereinzeldüsen (20) im Querschnitt auf x, y- Koordinaten angeordnet sind und jeweils eine Brennereinzeldüse (20) mit einer Luftlanze (21) zur stöchiometrischen Luftzuführung von drei oder vier Brennereinzeldüsen (20) mit Luftlanzen (22) zur unterstöchiometrischen Luftzuführung umgeben ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Lufttrimmklappen (28, 29) in Abhängigkeit von der Zündstabilität des Tailgasbrenners (2) regulierbar sind und dass die Zündstabilität des Tailgasbrenners (2) mit Hilfe eines Helligkeitssensors messbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Brennkammer (5) Rohrwände (8) aufweist, welche gasdicht verschweißt und zur Abkühlung der teilverbrannten Tailgase ohne keramische Auskleidung ausgebildet und siedewassergekühlt sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Brennkammer (5) eine Ausbrennkammer (6) nachgeschaltet ist und am Eingang der Ausbrennkammer (6) ein Verdrängungskörper (7) angeordnet ist, welcher die teilverbrannten, abgekühlten Tailgase in zwei Gasströme A, B teilt und dass die Ausbrennkammer (6) im Bereich des Verdrängungskörpers (7) mit beidseitig eingezogenen Rohrwänden (9) versehen ist, welche mit dem Verdrängungskörper (7) Durchgänge (17, 18) mit einer Kontraktion und Expansion der zwei Gasströme A, B bilden.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Verdrängungskörper (7) und die beidseitig eingezogenen Rohrwände (9) Düsen (25) zur Injektion von Sekundärluft aufweisen und dass die Düsen (25) derart angeordnet sind, dass eine Sekundärluftinjektion in die zwei Gasströme A, B von vier Seiten und im Bereich der Kontraktion erfolgt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Düsen (25) für die Sekundärluft einen Durchmesser <50 mm aufweisen.
15. Vorrichtung nach -Anspruch 13 oder 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Ausbrennkammer (6) mit einer keramischen Auskleidung (16) versehen ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 'bis 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Ausbrennkammer (6) im Bereich des Verdrängungskörpers (7) und der beidseitig eingezogenen Rohrwände (9) einen Einschnürungsquerschnitt aufweist, welcher mindestens 45% und max. 30% des Querschnitts der Ausbrennkammer (6) bzw. der Brennkammer (5) beträgt.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Offnungswmkel des Verdrangungskorpers (7) und der beidseitig eingezogenen Rohrwände (9) mindestens 20 Grad und max. 36 Grad beträgt.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass am Übergang von der Ausbrennkammer (6) zu dem Abhitzekessel (10) wenigstens eine Lochsteinwand (13, 14) als weitere Ausbrenneinrichtung angeordnet ist und dass jede Lochsteinwand (13, 14) Taillensteme (33) aufweist, welche unter Ausbildung von Durchgangen (34) für die Verbrennungsgase aus der Ausbrennkammer (6) versetzt übereinander angeordnet und losbar an Uberstromrohren (35) gehalten sind.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Taillensteme (33) aus einem Katalysatormaterial, welches die Ausbrennwirkung verstärkt, beispielsweise Al203, besteht.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Taillensteme (33) jeweils zwischen zwei Uberstromrohren (35) , welche vertikal angeordnet sind, em- hangbar sind und zum Einhangen Konkavausnehmungen (36) aufweisen, welche vertikal ausgerichtet und einander gegenüberliegend angeordnet sind.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Taillensteme (33) eine Dimensionierung entsprechend den folgenden geometrischen Zusammenhangen aufweisen: Steinbreite W = T +(2d-6)
Steinhöhe H = T -(d-6)
Steintiefe S = (3,5 ■*- 4)d
Taillenradius R = T -(d+5),
wobei T der axiale Abstand zweier benachbarter Überströmrohre (35) und d der Außendurchmesser eines Überströmrohres (35) ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Lochsteinwand (13; 14) eine freie Durchtrittsfläche für die Verbrennungsgase aufweist, welche mindestens 30 % und maximal 70 % der Gesamtfläche der Lochsteinwand (13; 14) beträgt, und dass Taillenstein- Riemchen vorgesehen sind, welche zur Vergrößerung oder Verkleinerung der freien Durchtrittsfläche zusätzlich zu oder an Stelle der Taillensteine (33) einbaubar sind.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass zwei Lochsteinwände (13, 14) hintereinander und als brennkammerseitige Lochsteinwand (13) sowie kesselseitige Lochsteinwand (14) angeordnet sind und dass die Taillensteine (33) der zwei Lochsteinwände (13, 14) die gleiche Steintiefe S aufweisen und zueinander versetzt angeordnet sind.
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