WO2008135275A1 - Verfahren zum verbrennen von brennmaterial - Google Patents

Verfahren zum verbrennen von brennmaterial Download PDF

Info

Publication number
WO2008135275A1
WO2008135275A1 PCT/EP2008/003646 EP2008003646W WO2008135275A1 WO 2008135275 A1 WO2008135275 A1 WO 2008135275A1 EP 2008003646 W EP2008003646 W EP 2008003646W WO 2008135275 A1 WO2008135275 A1 WO 2008135275A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
combustion
oxygen
combustion zone
fuel
burner
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/003646
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2008135275A4 (de
Inventor
Malte E. C. Förster
Reinhold Kneer
Dobrin Toporov
Original Assignee
Rhein.-Westf. Techn. Hochschule
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rhein.-Westf. Techn. Hochschule filed Critical Rhein.-Westf. Techn. Hochschule
Priority to EP08749366A priority Critical patent/EP2149012A1/de
Priority to AU2008248857A priority patent/AU2008248857A1/en
Priority to US12/599,096 priority patent/US20100190118A1/en
Publication of WO2008135275A1 publication Critical patent/WO2008135275A1/de
Publication of WO2008135275A4 publication Critical patent/WO2008135275A4/de

Links

Classifications

    • 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 
    • F23C3/00—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber
    • F23C3/006—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber being arranged for cyclonic combustion
    • F23C3/008—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber being arranged for cyclonic combustion for pulverulent fuel
    • 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 
    • F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/002—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
    • F23C7/004—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion using vanes
    • 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 
    • F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/003—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for pulverulent fuel
    • 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 
    • F23C2202/00—Fluegas recirculation
    • F23C2202/10—Premixing fluegas with fuel and combustion air
    • 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 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/03004—Tubular combustion chambers with swirling fuel/air flow
    • 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 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/03008—Spherical or bulb-shaped combustion chambers

Definitions

  • the present invention relates to a method of combusting fuel introduced into a combustion zone of a burner using oxygen or a mixture of oxygen and carbon dioxide. Furthermore, the invention relates to a burner which is suitable for carrying out the method according to the invention.
  • This reaction produces a volume doubling because one mole of carbon dioxide produces two moles of carbon monoxide.
  • higher flow rates occur, which adversely affect the stability of the combustion reaction, ie the combustion process.
  • heat is consumed in the above endothermic reaction, which also leads to the destabilization of the combustion process.
  • the combustion temperature rises again to a range at which the reductive conversion of carbon dioxide to carbon monoxide can take place.
  • the combustion process is weakened by the mentioned feedback processes, since there are no constant conditions for the combustion. Therefore, to stabilize the combustion process so far the combustion zone oxygen has been supplied with a volume fraction of at least 21%, whereby the temperature of the combustion process can be kept relatively constant. Through this use of oxygen, a corresponding combustion is relatively expensive.
  • This object is achieved according to the invention by the method of burning fuel introduced into a combustion zone of a burner using oxygen or a mixture of oxygen and carbon dioxide.
  • the fuel may be fossil fuel, such as coal or the like, which is suitably introduced into the combustion zone.
  • the mixture of oxygen and carbon dioxide is preferably formed from an oxygen-enriched flue gas, which flue gas is withdrawn from the combustion chamber and then fed back.
  • a circular flow is generated in the combustion zone through which a homogeneous mixing of hot combustion products with the fuel and the oxygen or the fuel and the mixture of oxygen and carbon dioxide takes place in the combustion zone.
  • This circular flow transports heat and products of combustion in the combustion zone of the burner, thereby stabilizing the combustion in the combustion zone of the burner because the above-described heat reduction produced by the endothermic reaction is compensated by the retention of hot combustion products in the combustion zone. This does not include conditions found in flox technology, with air as the oxidizer.
  • parameters such as feed rates of the oxygen or mixture of oxygen and carbon dioxide and the fuel and structural characteristics of the burner must be taken into account.
  • a suitable burner has, for example, in the feed region of the substances, tear-off edges for the flow through which turbulence of the supplied substances can take place. Furthermore, an adequately designed space must be available in the combustion zone of the burner, which allows a turbulent flow to form a circular flow in the form of a strongly recirculating flow.
  • an advantageous embodiment of the invention provides that the circular flow is formed in the form of a strongly recirculating flow substantially in the entire combustion zone of the burner, whereby the combustion process is maximally stabilized and the oxygen content in the combustion zone can be largely reduced.
  • the highly recirculating flow is formed in at least 50% of the combustion zone.
  • the recirculating flow is in at least 80% of the combustion zone educated.
  • the recirculating flow is formed in at least 90% of the combustion zone.
  • a flue gas formed during the combustion is removed from the combustion zone.
  • This flue gas has a high carbon dioxide content and can be stored after removal, so that the carbon dioxide emissions in the combustion of the invention is largely reduced.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the flue gas is enriched with oxygen and then introduced into the combustion zone.
  • the flue gas is enriched with oxygen and then introduced into the combustion zone.
  • the fuel is introduced together with the oxygen and / or the flue gas in the combustion zone, wherein the flue gas may be a mixture of oxygen and carbon dioxide.
  • the flue gas may be a mixture of oxygen and carbon dioxide.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the fuel, the oxygen and / or the flue gas from different directions or the same direction are introduced into the combustion zone.
  • the formation of the circular flow in the form of a strongly recirculating flow can thus be promoted by the choice of the introduction variant of the substances into the combustion zone.
  • an opposite introduction of the substances can lead to the formation of the strongly recirculating flow.
  • the components of the flue gases are completely burned in the combustion zone or deducted for other uses outside the combustion zone from this.
  • carbon monoxide can be generated in a targeted manner, which can be removed from the burner and used as starting material for certain chemical syntheses.
  • the above object of the present invention is achieved in that the combustion zone of the burner has fluidic devices, so that it is suitable for forming the circular flow in the form of a strongly recirculating flow, whereby the method according to the invention can be used.
  • the burner has a plurality of supply channels, which belong to the fluid mechanical devices of the burner. Through these feed channels, the introduction of the fuel, the oxygen, the mixture of oxygen and carbon dioxide and the flue gas into the combustion zone of the burner takes place.
  • a plurality of said substances can be supplied via a feed, whereby a uniform mixing of these substances takes place prior to introduction into the combustion zone, which may have an advantageous effect on the combustion.
  • the substances can each be introduced via a separate feed channel, if preferred.
  • the feed channels can be arranged such that a supply of the substances from different or the same direction takes place. For example, the formation of the circular flow is promoted and reinforced by an approximately opposite introduction of substances, which has an advantageous effect on the reducibility of the amount of oxygen required during combustion.
  • the burner has a swirling device.
  • a swirling device which may be formed for example as a fan or the like, the formation of the circular flow in the form of a strong recirculating flow favors, which brings the described advantage of oxygen reduction with it.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a burner according to the invention, in which burned in the combustion zone fuel according to the inventive method.
  • Fig. 1 shows a burner 1 with a combustion zone 2, in which two feed channels 3 and 4 are provided, which are arranged side by side and through which a carbonaceous fuel 5 together with an oxygen-enriched flue gas 6 or only an oxygen-enriched flue gas 7 of the combustion zone 2 of the burner 1 are supplied.
  • the flow velocities of the substances 6 and 7 should in this case be selected such that the circular flow 8 indicated by the arrows in FIG. 1 forms in the form of a strongly recirculating flow in the combustion zone 2 due to a difference between the flow velocities of the substances 6 and 7.
  • the feed channel 4 shown on the right preferably has a greater flow velocity than the gaseous fluid 6, which flows in through the feed channel 3 shown on the left with the admixture of pulverulent fuel 5.
  • the left half of the circular flow 8 leads the combustion zone 2 automatically hot combustion products, whereby the combustion can be stabilized in the combustion zone 2.
  • the feed channels 3 and 4 are arranged somehow different or have a different number, which is particularly suitable to form a possibly the entire combustion zone 2-filling circular flow in the form of a strong recirculating flow 8.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbrennen von in eine Verbrennungszone (2) eines Brenners (1 ) eingebrachtem Brennmaterial (5) unter Verwendung von Sauerstoff oder eines Gemisches aus Sauerstoff und Kohlendioxid. Desweiteren betrifft die Erfindung einen Brenner zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Um ein Verfahren bereitzustellen, bei welchem eine Verbrennung des Brennmaterials unter Verwendung von Sauerstoff oder eines Gemisches aus Sauerstoff und Kohlendioxid mit einem Sauerstoffgehalt von vorzugsweise weniger als 21 %-Vol. stabil durchgeführt werden kann, wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass in der Verbrennungszone (2) eine Kreisströmung (8) erzeugt wird, durch die eine homogene Durchmischung von heißen Verbrennungsprodukten mit dem Brennmaterial (5) und dem Sauerstoff einerseits oder mit dem Brennmaterial (5) und dem Gemisch aus Sauerstoff und Kohlendioxid andererseits in der Verbrennungszone (2) erfolgt.

Description

Verfahren zum Verbrennen von Brennmaterial
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbrennen von in eine Verbrennungszone eines Brenners eingebrachtem Brennmaterial unter Verwendung von Sauerstoff oder einem Gemisch aus Sauerstoff und Kohlendioxid. Desweiteren betrifft die Erfindung einen Brenner, der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.
Derartige Verfahren gewinnen in den letzten Jahren sehr an Bedeutung, da durch diese Art der Verbrennung der Schadstoffausstoß im Vergleich zur Verbrennung von Brennmaterial unter Verwendung von Luft drastisch reduziert werden kann.
Herkömmliche Verbrennungsverfahren, bei denen beispielsweise fossile Brennmaterialien verbrannt werden, finden meist unter Verwendung von Luft statt, d. h., dass der Verbrennung Luft zugeführt wird. Da aber Luft einen sehr hohen Stickstoffgehalt von etwa 80 % aufweist, werden bei derartigen Verbrennungsverfahren Stickoxide erzeugt, welche eine starke Umweltbelastung darstellen. Desweiteren entsteht bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen Kohlendioxid, welches ebenfalls umweltbelastend ist, indem es unter anderem den Treibhauseffekt verstärkt. Daher kann der Versuch unternommen werden, die Stickstoff und das Kohlendioxid, welche im Rauchgas als Gemisch vorhanden sind, voneinander zu trennen, so dass das Kohlendioxid anschließend gelagert und eventuell für andere Zwecke verwendet werden kann. Diese Trennung gestaltet sich aber als sehr kostenaufwendig, da am Prozessende der Verbrennung beispielsweise ein Rauch- gasgemisch vorliegt, welches einen Kohlendioxidgehalt von etwa 20 % und einen Stickstoffgehalt von etwa 80 % aufweist.
Daher wurde dazu übergegangen, der Verbrennung statt Luft Sauerstoff oder ein Gemisch aus Kohlendioxid und Sauerstoff zuzuführen, wodurch am Prozessende der Verbrennung fast reines Kohlendioxid vorliegt, das anschließend gelagert werden kann. Desweiteren ist der Vorteil gegeben, dass bei einem solchen Ver- brennungsprozess keine schädlichen Stickoxide ausgestoßen werden.
Im Fall der Verbrennungsführung mit einem Gemisch aus Sauerstoff und Kohlendioxid hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das bei der Verbrennung erzeugte Rauchgas aus dem Verbrennungsraum abzuziehen und anschließend wieder in den Verbrennungsraum rückzuführen, wobei dieses rückgeführte Rauchgas im Fall der Verbrennung von fossilen Brennstoffen einen hohen Kohlendioxidgehalt aufweist. Der für die Verbrennung benötigte Sauerstoff muss extern erzeugt und mit dem rückgeführten Rauchgas vermischt werden.
Bei der beschriebenen Verbrennung von Brennmaterial unter Verwendung von mit Sauerstoff angereichertem Rauchgas ist also der Stickstoff, welcher aus der Luft stammt, im Wesentlichen durch Kohlendioxid ersetzt. Da aber Kohlendioxid eine höhere Wärmekapazität als Stickstoff aufweist, wird der Verbrennung mehr Wärme als bei der Verwendung von Luft entzogen. Dadurch sinkt die Temperatur in der Verbrennungszone, so dass die Verbrennung unter weniger optimalen Bedingungen erfolgt. Daher wird die Verbrennung mit einem im Vergleich zu Luft erhöhten Sauerstoffangebot (> 21 %) durchgeführt, wodurch die Verbrennung stabilisiert wird, was aber gleichzeitig die Kosten für die Verbrennung erhöht, da der reine Sauerstoff vorab erzeugt werden muss.
Derartige Verbrennungsprozesse, auch Oxyfuel-Prozesse genannt, sind aus den genannten Gründen wesentlich umweltfreundlicher als die bisherige Verbrennung unter Zuführung von Luft.
Bei den beschriebenen Verbrennungsprozessen reagiert das Kohlendioxid ab etwa 700 0C merklich mit Kohlenstoff, wodurch Kohlenmonoxid gebildet wird. Die entsprechende Reaktionsgleichung lautet: CO2 + C → 2 CO
Diese Reaktion erzeugt eine Volumenverdopplung, da aus einem Mol Kohlendioxid zwei Mol Kohlenmonoxid entstehen. Durch diese Volumenexpansion treten höhere Strömungsgeschwindigkeiten auf, welche die Stabilität der Verbrennungsreaktion, also den Verbrennungsprozess negativ beeinträchtigen. Zudem wird bei der obigen endothermen Reaktion Wärme verbraucht, was ebenfalls zur Destabilisierung des Verbrennungsprozesses führt. Durch die Verringerung der Verbrennungstemperatur tritt die obige Reaktion nicht mehr auf und die damit verbundene Volumenverdopplung findet nicht mehr statt. Hierdurch steigt die Verbrennungstemperatur wieder in einen Bereich, bei welchem die reduktive Umsetzung von Kohlendioxid zu Kohlenmonoxid stattfinden kann. Letztendlich wird der Verbrennungsprozess durch die genannten Rückkopplungsprozesse geschwächt, da keine konstanten Bedingungen für die Verbrennung vorliegen. Daher hat man zur Stabilisierung des Verbrennungsprozesses bisher der Verbrennungszone Sauerstoff mit einem Volumenanteil von mindestens 21 % zugeführt, wodurch die Temperatur des Verbrennungsprozesses relativ konstant gehalten werden kann. Durch diese Verwendung von Sauerstoff gestaltet sich eine entsprechende Verbrennung relativ kostenintensiv.
Ausgehend von dem Vorbeschriebenen ist es die A u f g a b e der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Verbrennen von Brennmaterial in einem Brenner bereitzustellen, bei welchem Verfahren eine Verbrennung des Brennmaterials unter Verwendung von Sauerstoff oder eines Gemisches aus Sauerstoff und Kohlendioxid und mit einem Sauerstoffgehalt von vorzugsweise weniger als 21 %- Vol. stabil durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren zum Verbrennen von in eine Verbrennungszone eines Brenners eingebrachtem Brennmaterial unter Verwendung von Sauerstoff oder eines Gemisches aus Sauerstoff und Kohlendioxid g e l ö s t. Das Brennmaterial kann fossiles Brennmaterial, wie etwa Kohle oder ähnliches sein, welches in geeigneter Form in die Verbrennungszone eingebracht wird. Das Gemisch aus Sauerstoff und Kohlendioxid ist vorzugsweise aus einem mit Sauerstoff angereichertem Rauchgas gebildet, welches Rauchgas aus der Verbrennungsraum abgezogen und anschließend wieder zugeführt wird. - A -
Erfindungsgemäß wird in der Verbrennungszone eine Kreisströmung erzeugt, durch die eine homogene Durchmischung von heißen Verbrennungsprodukten mit dem Brennmaterial und dem Sauerstoff oder dem Brennmaterial und dem Gemisch aus Sauerstoff und Kohlendioxid in der Verbrennungszone erfolgt. Diese Kreisströmung transportiert Wärme und Verbrennungsprodukte in der Verbrennungszone des Brenners, wodurch die Verbrennung in der Verbrennungszone des Brenners stabilisiert wird, weil die oben beschriebene, durch die endotherme Reaktion erzeugte Wärmereduzierung durch das Halten von heißen Verbrennungsprodukten in der Verbrennungszone kompensiert wird. Dies umfasst nicht Bedingungen, wie sie bei der Flox-Technologie, mit Luft als Oxidator, anzutreffen sind. Um eine zur Stabilisierung der Verbrennung ausreichende Kreisströmung zu schaffen, müssen Parameter wie beispielsweise Zuführgeschwindigkeiten des Sauerstoffs oder des Gemisches aus Sauerstoff und Kohlendioxid und des Brennmaterials sowie bauliche Eigenschaften des Brenners berücksichtigt werden. Ein geeigneter Brenner weist beispielsweise im Zuführbereich der Stoffe Abrißkanten für die Strömung auf, durch die eine Verwirbelung der zugeführten Stoffe erfolgen kann. Des weiteren muss in der Verbrennungszone des Brenners ein angemessen ausgestalteter Raum zur Verfügung stehen, welcher es einer turbulenten Strömung ermöglicht, eine Kreisströmung in Form einer stark rezirkulierende Strömung auszubilden. Durch diese Stabilisierung der Verbrennung in der Verbrennungszone eines Brenners durch eine stark rezirkulierende Strömung kann der Sauerstoffgehalt in der Verbrennungszone reduziert werden, da die Verbrennung nicht mehr allein durch Zuführung von Sauerstoff stabilisiert werden muss. Somit ist es möglich, den Sauerstoffgehalt in der Verbrennungszone unter 21 %-Vol. zu halten und dennoch einen stabilen Verbrennungsprozess zu erhalten.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Kreisströmung in Form einer stark rezirkulierenden Strömung im wesentlichen in der gesamten Verbrennungszone des Brenners ausgebildet wird, wodurch der Verbrennungsprozess maximal stabilisiert wird und der Sauerstoffgehalt in der Verbrennungszone wei- testgehend reduziert werden kann. In vorteilhafter Weise wird die stark rezirkulierende Strömung in wenigstens 50 % der Verbrennungszone ausgebildet. Bevorzugt wird die rezirkulierende Strömung in wenigstens 80 % der Verbrennungszone ausgebildet. Besonders bevorzugt wird die rezirkulierende Strömung in wenigstens 90 % der Verbrennungszone ausgebildet.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein bei der Verbrennung entstehendes Rauchgas aus der Verbrennungszone abgeführt wird. Dieses Rauchgas weist einen hohen Kohlendioxidgehalt auf und kann nach Abführung gelagert werden, so dass der Kohlendioxidausstoß bei der erfindungsgemäßen Verbrennung weitestgehend reduziert ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Rauchgas mit Sauerstoff angereichert und anschließend in die Verbrennungszone eingebracht wird. Durch die Anreicherung des Rauchgases mit Sauerstoff vor dem Einbringen in die Verbrennungszone wird eine homogene Durchmischung von Rauchgas und Sauerstoff erzielt, was sich vorteilhaft auf den Verbrennungsprozess auswirkt. Ferner wird durch die Zuführung des heißen Rauchgases dem Verbrennungsprozess in der Verbrennungszone Wärme zugeführt, was sich ebenfalls positiv auf den Verbrennungsprozess auswirkt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Brennmaterial gemeinsam mit dem Sauerstoff und/oder dem Rauchgas in die Verbrennungszone eingebracht wird, wobei das Rauchgas ein Gemisch aus Sauerstoff und Kohlendioxid sein kann. Welche Art der Einbringung gewählt wird, hängt von den jeweiligen Begebenheiten, beispielsweise der Brennerausgestaltung oder weiterer Parameter der Verbrennung ab, so dass zur optimalen Verbrennung eine entsprechende Anpassung des erfindungsgemäßen Verfahrens vollzogen werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Brennmaterial, der Sauerstoff und/oder das Rauchgas aus verschiedenen Richtungen oder der gleichen Richtung in die Verbrennungszone eingebracht werden. Je nach baulicher Ausgestaltung eines Brenners kann somit die Ausbildung der Kreisströmung in Form einer stark rezirkulierenden Strömung durch die Wahl der Einbringungsvariante der Stoffe in die Verbrennungszone begünstigt werden. Beispielsweise kann eine gegenläufige Einbringung der Stoffe zur Ausbildung der stark rezirkulierenden Strömung führen. Ferner ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Bestandteile der Rauchgase vollständig in der Verbrennungszone verbrannt oder für andere Verwendungen außerhalb der Verbrennungszone aus dieser abgezogen werden. Beispielsweise kann bei geeigneter Wahl der Parameter der Verbrennung gezielt Kohlenmonoxid erzeugt werden, welches aus dem Brenner abgeführt und als Ausgangsmaterial für bestimmte chemische Synthesen genutzt werden kann.
Brennerseitig wird die obige Aufgabe der vorliegenden Erfindung dadurch g e l ö s t, dass die Verbrennungszone des Brenners strömungsmechanische Einrichtungen aufweist, so dass er zur Ausbildung der Kreisströmung in Form einer stark rezirkulierenden Strömung geeignet ist, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Brenner mehrere Zuführkanäle aufweist, welche zu den strömungsmechanischen Einrichtungen des Brenners gehören. Über diese Zuführkanäle erfolgt die Einbringung des Brennmaterials, des Sauerstoffs, des Gemisches aus Sauerstoff und Kohlendioxid und des Rauchgases in die Verbrennungszone des Brenners. Dabei können über einen Zuführkanal mehrere der genannten Stoffe zugeführt werden, wodurch eine gleichmäßige Durchmischung dieser Stoffe vor dem Einbringen in die Verbrennungszone erfolgt, was sich vorteilhaft auf die Verbrennung auswirken kann. Ebenso können die Stoffe jeweils über einen separaten Zuführkanal eingebracht werden, falls bevorzugt. Die Zuführkanäle können dabei derart angeordnet sein, dass eine Zuführung der Stoffe aus verschiedenen oder der gleichen Richtung erfolgt. Beispielsweise wird durch eine etwa gegenläufige Einbringung von Stoffen die Bildung der Kreisströmung begünstigt und verstärkt, was sich vorteilhaft auf die Reduzierbarkeit der bei der Verbrennung benötigte Sauerstoffmenge auswirkt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Brenner eine Verwirbelungseinrichtung aufweist. Durch diese Verwirbelungseinrichtung, welche beispielsweise als Ventilator oder ähnlichem ausgebildet sein kann, wird die Ausbildung der Kreisströmung in Form einer stark rezirkulierenden Strömung begünstigt, was den beschriebenen Vorteil der Sauerstoffreduzierung mit sich bringt.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der Figur beschrieben. Dabei zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Brenner, bei dem in der Verbrennungszone Brennmaterial gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren verbrannt wird.
Die Fig. 1 zeigt einen Brenner 1 mit einer Verbrennungszone 2, bei dem zwei Zuführkanäle 3 und 4 vorgesehen sind, welche nebeneinander angeordnet sind und durch die ein kohlenstoffhaltiges Brennmaterial 5 gemeinsam mit einem mit Sauerstoff angereicherten Rauchgas 6 bzw. nur ein mit Sauerstoff angereichertes Rauchgas 7 der Verbrennungszone 2 des Brenners 1 zugeführt werden. Die Strömungsgeschwindigkeiten der Stoffe 6 und 7 sollten dabei derart gewählt sein, dass durch einen Unterschied zwischen den Strömungsgeschwindigkeiten der Stoffe 6 und 7 sich die durch die Pfeile in Fig. 1 angedeutete Kreisströmung 8 in Form einer stark rezirkulierende Strömung in der Verbrennungszone 2 ausbildet. Vorzugsweise weist dazu das gasförmige Fluid 7, welches in Fig. 1 durch den rechts gezeigten Zuführkanal 4 einströmt, eine größere Strömungsgeschwindigkeit als das gasförmige Fluid 6, welches durch den links gezeigten Zuführkanal 3 mit der Beimischung von pulverförmigem Brennmaterial 5 einströmt, auf. Die linke Hälfte der Kreisströmung 8 führt der Verbrennungszone 2 selbsttätig heiße Verbrennungsprodukte zu, wodurch die Stabilisierung der Verbrennung in der Verbrennungszone 2 erfolgen kann. Natürlich ist auch denkbar, dass die Zuführkanäle 3 und 4 irgendwie anders angeordnet sind oder eine andere Anzahl aufweisen, welche besonders geeignet ist, eine möglichst die gesamte Verbrennungszone 2 ausfüllende Kreisströmung in Form einer stark rezirkulierenden Strömung 8 auszubilden. Des weiteren ist in Fig. 1 eine Rauchgasab- und zuführende Leitung 9 eingezeichnet, durch die Rauchgas aus der Verbrennungszone 2 abgeführt und, wie durch den Pfeil 10 angedeutet, den einströmenden Fluiden 6 und 7 vor dem Eintritt in die Verbrennungszone 2 des Brenners 1 zugeführt wird. Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel dient der Erläuterung und ist nicht beschränkend.
Bezuqszeichenliste:
1 Brenner
2 Verbrennungszone
3 Zuführkanal
4 Zufϋhrkanal
5 Brennmaterial
6 Sauerstoff und Rauchgas
7 Sauerstoff und Rauchgas
8 Kreisströmung
9 Ab- und Zuführleitung
10 Pfeil

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Verbrennen von in eine Verbrennungszone (2) eines Brenners (1 ) eingebrachtem Brennmaterial (5) unter Verwendung von Sauerstoff oder einem Gemisch aus Sauerstoff und Kohlendioxid, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbrennungszone (2) eine Kreisströmung (8) erzeugt wird, durch die eine homogene Durchmischung von heißen Verbrennungsprodukten mit dem Brennmaterial (5) und dem Sauerstoff einerseits oder mit dem Brennmaterial (5) und dem Gemisch aus Sauerstoff und Kohlendioxid andererseits in der Verbrennungszone (2) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kreisströmung (8) im Wesentlichen in der gesamten Verbrennungszone (2) ausgebildet wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verbrennung entstehendes Rauchgas aus der Verbrennungszone (2) abgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauchgas mit Sauerstoff angereichert und anschließend in die Verbrennungszone (2) eingebracht wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennmaterial (5) gemeinsam mit dem Sauerstoff und/oder dem Rauchgas in die Verbrennungszone (2) eingebracht wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennmaterial (5), der Sauerstoff und/oder das Rauchgas aus verschiedenen Richtungen oder der gleichen Richtung in die Verbrennungszone eingebracht werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Bestandteile der Rauchgase vollständig in der Verbrennungszone (2) verbrannt oder teilweise für andere Verwendung außerhalb der Verbrennungszone (2) aus dieser abgezogen werden.
8. Brenner (1 ) mit einer Verbrennungszone (2) zur Verbrennung von in die Verbrennungszone (2) eingebrachtem Brennmaterial (5) unter Verwendung von Sauerstoff oder eines Gemisches aus Sauerstoff und Kohlendioxid, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungszone (2) des Brenners (1 ) strömungsmechanische Einrichtungen aufweist, wodurch in der Verbrennungszone (2) eine Kreisströmung (8) erzeugbar ist, durch die eine homogene Durchmischung von heißen Verbrennungsprodukten mit dem Brennmaterial (5) und dem Sauerstoff einerseits oder mit dem Brennmaterial und dem Gemisch aus Sauerstoff und Kohlendioxid andererseits in der Verbrennungszone (2) erfolgt.
9. Brenner (1 ) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch mehrere Zuführkanäle (3, 4).
10. Brenner (1 ) nach einem der Ansprüche 8 und 9, gekennzeichnet durch eine Verwirbelungseinrichtung.
PCT/EP2008/003646 2007-05-07 2008-05-07 Verfahren zum verbrennen von brennmaterial WO2008135275A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08749366A EP2149012A1 (de) 2007-05-07 2008-05-07 Verfahren zum verbrennen von brennmaterial
AU2008248857A AU2008248857A1 (en) 2007-05-07 2008-05-07 Method for the combustion of fuel
US12/599,096 US20100190118A1 (en) 2007-05-07 2008-05-07 Method for the combustion of fuel

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007021799.6 2007-05-07
DE102007021799A DE102007021799A1 (de) 2007-05-07 2007-05-07 Verfahren zum Verbrennen von Brennmaterial

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2008135275A1 true WO2008135275A1 (de) 2008-11-13
WO2008135275A4 WO2008135275A4 (de) 2009-01-29

Family

ID=39750066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/003646 WO2008135275A1 (de) 2007-05-07 2008-05-07 Verfahren zum verbrennen von brennmaterial

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20100190118A1 (de)
EP (1) EP2149012A1 (de)
AU (1) AU2008248857A1 (de)
DE (1) DE102007021799A1 (de)
WO (1) WO2008135275A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2717563A (en) * 1950-01-16 1955-09-13 Babcock & Wilcox Co Horizontal cyclone furnace
FR1452368A (fr) * 1965-10-22 1966-02-25 Tsni I Pk I Im I I Polzunova Foyer horizontal cylindrique à décrassage par fusion de cendres
WO1988003247A1 (en) * 1986-10-27 1988-05-05 Trw Inc. Slagging combustion system
US6422160B1 (en) * 1998-02-18 2002-07-23 Loesche Gmbh Apparatus for the combustion of vanadium-containing fuels

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2881719A (en) * 1949-07-08 1959-04-14 Babcock & Wilcox Co Cyclone furnace
GB1455723A (en) * 1973-02-14 1976-11-17 Shell Int Research Process and apparatus for the manufacture of gases by incomplete combustion of hydrocarbons
US4217132A (en) * 1977-09-27 1980-08-12 Trw Inc. Method for in-flight combustion of carbonaceous fuels
WO1986001876A1 (en) * 1984-09-12 1986-03-27 Air (Anti Pollution Industrial Research) Ltd. Method and apparatus for conducting a substantially isothermal combustion process in a combustor
DE4308001A1 (de) * 1993-03-13 1994-09-15 Erk Eckrohrkessel Primärmaßnahme zur Schadstoffreduzierung von Rauchgasen aus einer Verbrennungsanlage
DE4313102A1 (de) * 1993-04-22 1994-10-27 Sbw Sonderabfallentsorgung Bad Verfahren zum Reduzieren der Abgasmengen zur Eliminierung von NO¶x¶-Emissionen bei der Verbrennung, vorzugsweise bei der Abfallverbrennung
US5415114A (en) * 1993-10-27 1995-05-16 Rjc Corporation Internal air and/or fuel staged controller
US5593298A (en) * 1995-04-10 1997-01-14 Combustion Components Associates, Inc. Pollutant reducing modification of a tangentially fired furnace
US5827054A (en) * 1996-01-11 1998-10-27 The Babcock & Wilcox Company Compound burner vane
DE19652967C1 (de) * 1996-12-19 1998-04-09 Sbw Sonderabfallentsorgung Bad Feuerbestattungseinrichtung
DE19703197A1 (de) * 1997-01-30 1998-08-06 Umsicht Inst Fuer Umwelt Siche Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung von Holz und/oder Biomassen
US6079974A (en) * 1997-10-14 2000-06-27 Beloit Technologies, Inc. Combustion chamber to accommodate a split-stream of recycled gases
US6089855A (en) * 1998-07-10 2000-07-18 Thermo Power Corporation Low NOx multistage combustor
US6138588A (en) * 1999-08-10 2000-10-31 Abb Alstom Power Inc. Method of operating a coal-fired furnace to control the flow of combustion products
FR2802616B1 (fr) * 1999-12-16 2002-02-08 Inst Francais Du Petrole Methode et dispositif d'auto-combustion de dechets organiques graisseux comportant un foyer a chauffe tangentielle
US6565010B2 (en) * 2000-03-24 2003-05-20 Praxair Technology, Inc. Hot gas atomization
US6450108B2 (en) * 2000-03-24 2002-09-17 Praxair Technology, Inc. Fuel and waste fluid combustion system
US6685464B2 (en) * 2001-03-28 2004-02-03 L'Air Liquide - Societe Anonyme à Directoire et Conseil de Surveillance pour l'Etude et l'Exploitation des Procedes Georges Claude High velocity injection of enriched oxygen gas having low amount of oxygen enrichment
AU2003271487A1 (en) * 2002-10-23 2004-05-13 Swiss E-Technic Ag Combustion method and burner head, burner comprising one such burner head, and boiler comprising one such burner head
US6951454B2 (en) * 2003-05-21 2005-10-04 The Babcock & Wilcox Company Dual fuel burner for a shortened flame and reduced pollutant emissions
WO2008051798A1 (en) * 2006-10-19 2008-05-02 Praxair Technology, Inc. Modifying transport air to control nox

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2717563A (en) * 1950-01-16 1955-09-13 Babcock & Wilcox Co Horizontal cyclone furnace
FR1452368A (fr) * 1965-10-22 1966-02-25 Tsni I Pk I Im I I Polzunova Foyer horizontal cylindrique à décrassage par fusion de cendres
WO1988003247A1 (en) * 1986-10-27 1988-05-05 Trw Inc. Slagging combustion system
US6422160B1 (en) * 1998-02-18 2002-07-23 Loesche Gmbh Apparatus for the combustion of vanadium-containing fuels

Also Published As

Publication number Publication date
AU2008248857A1 (en) 2008-11-13
EP2149012A1 (de) 2010-02-03
DE102007021799A1 (de) 2008-11-13
WO2008135275A4 (de) 2009-01-29
US20100190118A1 (en) 2010-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60011541T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur NOx Reduktion
DE60105093T2 (de) Brennstoffverdünnungsverfahren und Vorrichtung zur NOx-Verminderung
EP1982112B1 (de) Verfahren zur primärseitigen stickoxidminderung in einem zweistufigen verbrennungsprozess
DE102011115363B4 (de) Kraftwerk und Verfahren für seinen Betrieb
DE102013006237B4 (de) Verfahren zum Betrieb einer Anlage zur Herstellung von Zement sowie Anlage zur Herstellung von Zement
DE2658847A1 (de) Brennereinrichtung
CH695793A5 (de) Verbrennungsverfahren, insbesondere für Verfahren zur Erzeugung von elektrischem Strom und/oder von Wärme.
DE102009003518A1 (de) Verbrennungs-Systeme und-Prozesse zum Verbrennen fossilen Brennstoffes mit verringerten Stickstoffoxid-Emissionen
EP2691701B1 (de) Verfahren zur optimierung des ausbrands von abgasen einer verbrennungsanlage
EP0132584A2 (de) Verfahren und Anlage zum Vermindern der Schadstoffemissionen in Rauchgasen von Feuerungsanlagen
DE3222574C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Erhitzen von Luft fuer industrielle Zwecke
DE3939197C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Minderung der Stickoxid-Konzentration im Abgasstrom von Verbrennungsprozessen
EP1281026A1 (de) Verfahren und vorrichtung für die verbrennung von organischem reststoff
EP2834563B1 (de) Verfahren zum betrieb eines multigasbrenners sowie multigasbrenner
WO2008135275A1 (de) Verfahren zum verbrennen von brennmaterial
DE10051733B4 (de) Verfahren zur gestuften Verbrennung von Brennstoffen
WO2016151048A1 (de) VERFAHREN ZUR VERMINDERUNG VON NOx-EMISSIONEN BEI DER VERBRENNUNG VON STAUBFÖRMIGEM BRENNSTOFF
EP3578909A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum einbringen eines ersatzreduktionsmittels in einen hochofen
EP3365603B1 (de) Feuerungssystem und verfahren zu dessen betrieb
DE3441355A1 (de) Verfahren und einrichtung zur reduktion von oxidischem material
WO2017220571A1 (de) LANZENSYTEM, KESSEL ENTHALTEND LANZENSYSTEM UND VERFAHREN ZUR NOx-REDUKTION
EP4379069A1 (de) Wasserstoffbasierte wirbelschichtreduktion
WO2014083176A1 (de) Verfahren zum betreiben einer brennkammer und brennkammer
DE102020214667A1 (de) Verfahren zur Nachverbrennung von kohlenmonoxidhaltigen Abgasen aus thermischen Prozessen sowie Nachverbrennungseinrichtung
DE102021104000A1 (de) Verfahren zum Betreiben von Verbrennungseinrichtungen in Hüttenwerken, insbesondere integrierten Hüttenwerken, mit reduzierten CO2-Emissionen

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08749366

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008248857

Country of ref document: AU

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008749366

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2008248857

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20080507

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12599096

Country of ref document: US