WO2015193221A1 - Burner device for the partial oxidation of gaseous gasification materials - Google Patents

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WO2015193221A1
WO2015193221A1 PCT/EP2015/063283 EP2015063283W WO2015193221A1 WO 2015193221 A1 WO2015193221 A1 WO 2015193221A1 EP 2015063283 W EP2015063283 W EP 2015063283W WO 2015193221 A1 WO2015193221 A1 WO 2015193221A1
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WO
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gasification
insulation
burner
oxygen
nozzle
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/063283
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German (de)
French (fr)
Inventor
Bernd Meyer
Fred COMPART
Original Assignee
Technische Universität Bergakademie Freiberg
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/36Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using oxygen or mixtures containing oxygen as gasifying agents
    • C01B3/363Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using oxygen or mixtures containing oxygen as gasifying agents characterised by the burner used
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/72Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
    • F23D14/78Cooling burner parts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C01B2203/0255Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a non-catalytic partial oxidation step
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D2211/00Thermal dilatation prevention or compensation

Definitions

  • the invention relates to burner devices for the partial oxidation of gaseous gasification materials.
  • the partial oxidation of gaseous gasification substances is carried out in carburetors.
  • burner devices are arranged at the head of the gasifier, by means of which the reactants in the interior of the carburetor, which usually has high pressures of 30 to 100 bar and temperatures up to 1,600 ° C, are blown.
  • POX mode non-catalytic partial oxidation
  • temperatures of up to 1600 ° C prevail in the interior of the gasifier.
  • catalytic partial oxidation ATR mode, ATR - autothermal reforming
  • the gaseous reactant streams into the gasifier are:
  • the inert gas nitrogen may also be contained in this gas stream.
  • the outlet nozzles of these gasifying agents in the gasifier can be designed as annular gap nozzles so that these endothermic gasification agents as a Schleiergas separate the two other listed reactant streams near the outlet nozzles from each other to limit the temperature load on the outlet nozzles by the otherwise taking place directly there exothermic reactions.
  • Water vapor and / or carbon dioxide have a cooling effect and thus a further thermal protection effect for the outlet nozzles due to their heat-consuming reactions with the gasification substances.
  • Gaseous, carbon-containing gasification materials with temperatures up to about 650 ° C, which contain hydrocarbons and react exothermically with the oxygen (Inlet temperatures up to approx. 650 ° C in ATR mode, usually smaller inlet temperatures in POX mode).
  • nitrogen and / or carbon dioxide reacting endothermically with the hydrocarbons or with other reaction by-products as well as the inert gas nitrogen may also be present in the gas stream.
  • temperatures in the gasifier interior determine whether the cooling of the surfaces of the burner devices includes cooling of the burners and burner mouths (nozzle cooling means), or, as in the ATR mode with the lower temperatures in the carburetor interior, other burner protection measures are sufficient, such as the introduction of Insulating material between the burners and the temperature moderation of the endothermic gasification agent reacting with the gasification material.
  • a gasification burner in a predominantly axial, vertical position at the head of the carburetor.
  • two and more gasification burners are used in the head of the carburetor.
  • the carburetor burners inject the listed reactants close together in the carburetor interior.
  • Known burners include, for example, a central exit nozzle for the oxygen-containing gasification agent surrounded by an optional annular gap exit nozzle for the gasification agent endothermic with the gasification materials, which in turn is surrounded by an outer annular gap exit nozzle for the gasification materials.
  • the gasification agents endothermically reacting with the gasification agents from the optional central annular die function as veils and temperature moderators with respect to the reactants from the central exit nozzle and the outer annular die to minimize the temperature loading of the burners.
  • combustor designs for near-site co-injection of reactants with liquid carbonaceous gasifiers and slurries and with burner cooling devices. Such solutions are disclosed, inter alia, in US Pat. Nos. 3,874,592, 4,225,175, 4,443,228, EP 0 127 273 A3, EP 0 640 679 A1, US Pat. No. 5,515,794, CA 02 287 742, EP 1 016 505 A1 and WO 2011/085744.
  • burner devices with separated outlet nozzles for the different reactants. Such solutions are known, inter alia, from the publications DE 23 03 280 A1 and US Pat. No. 3,869,244.
  • the reactant streams from the nozzles have free-jet properties and thus an intake effect, as a result of which recirculation of reacted and already cooled gases from the lower region of the reactor space into the vicinity causes the burner or outlet nozzles.
  • These cold gases are preferably sucked upwards via the peripheral regions of the carburetor interior close to the reactor wall and thus provide protection for areas near the wall in the form of lining against thermal overloading. Recirculation is intentional for these reasons, and may also be enhanced by placement options of burner nozzle exhaust nozzles or torches and other carburettor internals.
  • torch flames form below these burners, which continue downwards into vortex streets in which the hot gas fractions react with one another.
  • the burner flames are surrounded by the above-mentioned injector effect of the gas burner of gas recirculation zones, which exceed the flame cross sections of the flames many times.
  • significantly lower turbulent mixing intensities and significantly lower temperatures prevail than in the flames and in the downwardly forming vortex streets.
  • the flames are cooled by the sucked recirculation gases.
  • the reaction conversion based on the flow cross section is lower in the recirculation zones than in the flames.
  • Document EP 1 182 181 A1 discloses a premix burner block for partial oxidation processes. This is not suitable for carburetors that are operated at high pressures, since the required, very high flow velocities at the outlet from the burner block under increased pressures can not be realized. Furthermore, the burner block for carburetor temperatures of less than 1 .400 ° C is limited. These temperatures are usually exceeded in modern carburetors.
  • the document DE 37 26 875 C2 provides a water-cooled multi-nozzle burner in which the reactants in the form of the gasification gas natural gas and the exothermic gasification agent, leading through cooling water spaces are separated.
  • Such a solution is not suitable for the technical design of modern gasification burners, which require the high preheating of the gasification agent to about 400 ° C and the gasification materials to about 650 ° C. Due to the compactness of the bottom plate this would be destroyed quickly due to the high thermal stresses. Likewise, the longitudinal expansion of the non-cooled supply pipes can not be mechanically intercepted. In addition, the required weld construction is technically practically impossible. This is supported to the effect that the installation of the inwardly inclined tubes appears technically unrealisable.
  • the specified in claim 1 invention has for its object to realize a burner device for the partial oxidation of gaseous reactants so that adjusts a predominant piston flow in the carburetor interior.
  • the burner devices for the partial oxidation of gaseous gasification materials are characterized in particular by the fact that the reactants can be fed into the carburetor interior, which is hot and pressurized up to 1,600 ° C., so that a predominant piston flow instead of a predominant recirculation flow is established in the carburetor interior.
  • the burner device
  • a cooling device each having a coolant supply line and a coolant discharge line
  • a cover covering the protective gas space with at least one distributor for oxygen or oxygen-containing gasification agent in connection with a supply line on the protective gas space
  • the first insulation, the cooling device, the gasification material distribution chamber, the partition wall, the protective gas space and the cover are successively arranged in the direction away from the carburettor interior.
  • the cooling means are each with an outwardly directed coolant supply line and coolant discharge line on the first insulation, the second insulation on the cooling device, the gasification material distributor space having the outwardly guided gasification material supply line on either the second insulation or the cooling device with a second insulation, the protective gas chamber with the protective gas supply line led out to the outside above the gasification material distributor space and the cover covering the protective gas space with the distributor for oxygen or oxygen-containing gasification agent in connection with the outwardly guided supply line to the inert gas chamber.
  • Guided to the outside means that the respective media can be supplied from outside the burner device.
  • a partition wall Between the inert gas chamber and the gasification material distribution chamber is a partition wall.
  • a nozzle tube is in communication with the manifold for the oxygen or the oxygen-containing gasification agent and the gasifier interior spaced apart in a protective gas nozzle connected to the protective gas nozzle tube arranged for inert gas of the inert gas chamber, so that the shielding gas nozzle tube connects the inert gas chamber and the carburetor interior as the output of the inert gas chamber. Furthermore, the inert gas nozzle tube is spaced in the gasification material nozzle tube in combination of both the gasification material distribution chamber and the gasifier interior.
  • the nozzle tube, the shield gas nozzle tube and the gasification nozzle tube is a burner with inert gas as a fog gas between the gasification substance and either oxygen or oxygen-containing gasification agent at the outlet of the burner.
  • the burner device has the subregions
  • the uppermost part of the burner device is designed as a protective gas space. It is bounded at the top of the lid of the burner device.
  • the protective gas chamber has a supply line for protective and veiling gases, from which it is continuously flowed through.
  • a part of the protective gas space can advantageously protrude as a mounted vertical dome on the lid and the burner device as a flange. Through the dome, the gasification material supply line is pressure-tight down to the gasification material distribution space carried out, which is located under the inert gas chamber.
  • the supply line for the oxygen-containing gasification agent can also be passed through the same or another dome in a pressure-tight manner, in the event that the oxygen distribution device is located within the protective gas space.
  • the inert gas chamber has a lower bottom plate, are introduced in the openings, which continue downwards as shielding gas nozzle tubes of the burner.
  • Each shielding gas nozzle tube encloses in its interior a centrally arranged nozzle tube for the oxygen or the oxygen-containing gasification agent. Spacers secure the central location of the nozzle tube for the oxygen or oxygen-containing gasification agent.
  • the closing of the protective gas nozzle tubes form annular gap outlet nozzles of the protective gas, wherein the annular gap outlet nozzles surround the centrally located nozzle tubes of the oxygen.
  • the protective gas nozzle tubes may already have constrictions before the final annular gap outlet nozzles, which can take on the function of flow restrictors.
  • the protective gas acts as a vent gas and an endothermic gasifying agent on exiting into the gasifier interior. Due to the free expansion possibilities of these protective gas nozzle tubes down no voltage build-up is possible.
  • One way of thermal stress build-up at operating temperatures is via the weld joint of the lower bottom plate separating the inert gas space from the gasification material manifold space, with the cylindrical fit of the burner device and with the recess for a pilot burner. The welds must be dimensioned for the corresponding load.
  • a further possibility of the thermal stress build-up results from the fixation of the gasification material supply line at the top of the dome and at the bottom of the gasification substance distribution space.
  • a correspondingly dimensioned expansion compensation of the supply line within the protective gas space should be provided.
  • Such designs are a known U-bend stretch compensation, Lyra bow or Z-bow.
  • the installation of the oxygen- or oxygen-containing gasifying agent-introducing arrangement can be realized in two different ways as follows.
  • the arrangement may have a pressure line to at least one distributor above the protective gas space.
  • the distributor lines emanating from the distributor penetrate the protective gas space and each end in a central nozzle tube for the carburetor interior with a central outlet nozzle.
  • the arrangement may have a pressure line to at least one distributor in the inert gas space and associated distribution lines, each with a nozzle tube.
  • the central nozzle tubes of the oxygen or the oxygen-containing gasification means are spaced apart in the protective gas nozzle tube. Due to the free expansion possibilities of the central nozzle tubes no voltage build-up is possible downwards.
  • the central nozzle tube and the central outlet nozzle are each enclosed by the protective gas nozzle tubes and the annular gap protective gas outlet nozzles in the carburetor interior.
  • the gasification material supply arrangement comprises a gasification material supply line as a pressure line to the gasification material distribution space and the associated gasification material nozzle tubes. These nozzle tubes end to the carburetor interior with annular gap outlet nozzles of the burner. These enclose the middle protective gas nozzle tube and the middle annular gap protective gas outlet nozzle.
  • the lower bottom of the gasification material distribution chamber is designed as a cooling device in the form of a radiator plate with cooling water flow and connected to the cylindrical section of the burner device and with the recess for the pilot burner via welds. These must be dimensioned for the thermal stresses when reaching the operating temperature. In particular, in POX mode with up to 1600 ° C internal gas temperature, this cooling must also include the burner and Brennermünder.
  • the burners have central nozzle tubes for the oxygen or oxygen-containing gasification agent, surrounded by the protective gas nozzle tubes of the inert gas space, which in turn are surrounded by the gasification material nozzle tubes of the gasification substance entry arrangement.
  • the nozzle tubes each end in outlet nozzles.
  • the central outlet nozzles of the oxygen-containing gasification agent are surrounded by the annular gap nozzles of the protective gas outlet, and these in turn surrounded by the outer annular gap nozzles for the Vergasungsstoffaustritt.
  • the cooling device forms the end of the gasification material distributor space to the lower first insulation.
  • a cooling plate of the cooling device passages for the coolant flow are mounted. This can for example be welded to the cooling plate half tubes.
  • the coolant supply and coolant discharge lines have devices for compensating the thermal expansions of the burner device upon reaching the operating temperatures. This can take the form of a U-bow Expansion compensation, Lyra bows, Z-bends or 90 ° bends.
  • the radiator plate is provided with openings to which the gasification material nozzle tubes are attached as parts of the burners. The area between the burners below the radiator plate is filled as a boundary to the carburetor interior with insulating insulating material and forms the lower first insulation.
  • an area above the cooler plate as an inner insulation space is likewise filled with heat-insulating material in order to space the gasification material of up to 650 ° C. from the cooler plate.
  • the cylindrical section of the burner device has as a lateral third insulation also heat-insulating ceramic insulating material, which envelops thedeementzu- and cooling water discharge line.
  • An advantage of the burner apparatus is that the entire gasification material registration arrangement is separated from the entry arrangement of the oxygen or the oxygen-containing gasification agent through the inert gas space.
  • the protective gas space is also part of the entry arrangement of the endothermic gasification agent water vapor and / or carbon dioxide and has depending on Reaktanten burn instrumentsn and thus burner performance compared to the other two entry arrangements on a pressure, so that high security requirements are guaranteed.
  • the burner device is positively connected on the underside to the carburetor lining surrounding the carburetor interior and via ceramic seals so that virtually no gases from the carburetor interior over the cylindrical section of the burner device can flow upward in the direction of carburetor cover.
  • the burner device has at least one tubular and predominantly vertically extending passage in which the pilot burner or the pilot burner and other burners or registration arrangements are located.
  • the cover flange of the burner device may conveniently have an additional tower-shaped cover attachment, which may consist of interconnected and concentrically arranged tubes, an outer tube and a top closed inner tube.
  • the outer tube is connected to the cover flange of the burner device and above with the inner tube, which projects beyond the outer tube upwardly connected to a spacer pressure-tight manner by means of a welded connection, wherein the inner tube is closed at its upper end with a lid attachment.
  • This construction represents as a dome top a vertical continuation of the inert gas space through which the Gasification material supply line are pressure-tight feasible.
  • the gasification material supply line is firmly connected to the upper plate of the gasification material distributor space, this line is equipped within the protective gas space with a strain compensation, for example as a U-bend expansion compensation, Lyra bow or Z-bow.
  • a strain compensation for example as a U-bend expansion compensation, Lyra bow or Z-bow.
  • the gasification material supply line can have detachable pipe connections just above the cover attachment in such a way that a spacer between the outer pipe and inner pipe can be pulled over it and over the inner pipe, in order then to weld the outer pipe and inner pipe together by means of the spacer.
  • the nozzle tubes through the cover fixed nozzle tubes, the protective gas nozzle tubes through the partition fixed shielding gas nozzle tubes and the gasification material nozzle tubes through the second insulation and / or the cooling device and / or the first insulation fixed gasification nozzle pipes are fixed in the lower bottom of the gasification material distributor space.
  • This floor can advantageously be a part of the cooling device at the same time, wherein this floor can be a support for cooling channels or even a cooling body with cooling channels.
  • the gasifying substance nozzle tubes can advantageously be fixed vertically and essentially centrally in this soil.
  • the second insulation is mounted or stripped on the cooling device between the upwardly projecting part of the nozzle tubes.
  • the first insulation covering the gasifier interior is arranged or tamped between the downwardly projecting part of the nozzle tubes. This can reach up to the level of Brennermünder.
  • the first end portions of the nozzle tubes with the lid and the first end portions of the shielding gas nozzle tubes are connected to the partition, so that the other portions of both the nozzle tubes and the shielding gas nozzle tubes expand vertically according to the temperatures and can contract.
  • the gasification material nozzle tube is according to the embodiment of claim 4, the outer tube. Furthermore, the lower part of the protective gas nozzle tube, the central tube and the nozzle tube for the oxygen or the oxygen-containing gasification agent, the central tube for the burner.
  • an outer annular gap discharge nozzle as the lower end of the gasification material nozzle tube, the middle annular gap discharge nozzle as the lower end of the protective gas nozzle tube and the central exit nozzle as the lower end of the nozzle tube for the oxygen or the oxygen-containing gasification agent constitute the burner mouth of the burner.
  • the protective gas nozzle tubes penetrate the gasification material distributor space and the nozzle tubes for the oxygen or the oxygen-containing gasification agent the protective gas space and in each case a protective gas nozzle tube.
  • the protective gas in the inert gas chamber has an overpressure relative to the gasification substance and either the oxygen or the oxygen-containing gasification agent. Gasification substance and either oxygen or oxygen-containing gasification agent can thus advantageously not reach the inert gas space. A resulting explosion hazard is avoided.
  • the cooling device either cooling channels or cooling channels on a cooling plate in each case for a coolant.
  • the cooling plate with the cooling channels can be simultaneously a support plate.
  • the cooling channels may preferably be welded to the cooling plate and thus support plate half pipes.
  • the cooling channels are further connected to lines arranged in the third insulation as regions of the coolant supply line and the coolant discharge line.
  • Cooling channels are according to the embodiment of claim 7 annular and the gasification material nozzle tubes at least partially surrounding cooling channels.
  • the first insulation is according to the embodiment of claim 8 an insulation of a ceramic with a pointing in the direction of the carburetor interior wear layer for protection against abrasion effects of the hot gases.
  • the first insulation at least one plate-shaped body and the third insulation is a tubular body or the first insulation and the third insulation is a pot-shaped body. Furthermore, the first insulation and the third insulation of the burner device with the carburetor interior enclosing carburetor lining out positively connected and ceramic seals so that virtually no gases from the carburetor interior can flow upward in the direction of the lid.
  • the burner device has a tube penetrating the protective gas space, the dividing wall, the gasification substance distributor space, the second insulation and the first insulation for at least one pilot burner.
  • Fig. 1 shows a burner apparatus for the partial oxidation of gaseous gasification materials
  • a burner device for the partial oxidation of gaseous gasification materials in conjunction with a carburetor interior 9 essentially consists of a cover 1, a protective gas space 2, a gasifier-distributor space 3, a first insulation 4, a second insulation 5, a third insulation 6, a cooling device 7 , Burner 8, a supply line 10 for oxygen or oxygen-containing gasification agent, an inert gas supply line 1 1, a gasification material supply line 12, a coolant supply line 13, a coolant discharge line 14, at least one gasification material distributor 15 and a partition 16.
  • FIG. 1 shows a burner apparatus for the partial oxidation of gaseous gasification materials in a basic representation.
  • the burner device points to it
  • cooling device 7 each with an outwardly directed coolant supply line 13 and coolant discharge line 14 on the first insulation 4,
  • the gasification substance distribution chamber 3 having the gasification material supply line 12 leading to the outside on either the second insulation 5 or the cooling device 7 with a second insulation 5, the protective gas space 2 with the protective gas supply line 11 led out to the outside, above the gasification substance distribution space 3, the partition wall 16 being located between the protective gas space 2 and the gasification substance distribution space 3,
  • the protective gas chamber 2 covering the cover 1 with at least one distributor 15 for oxygen or oxygen-containing gasification agent in connection with the outwardly guided supply line 10 on the inert gas chamber 2,
  • the third insulation 6 as an insulation 6 surrounding the cooling device 7, the gasification material distribution chamber 3 and the protective gas space 2
  • FIG. 2 shows a burner 8 in a basic representation.
  • a nozzle tube 17 is arranged in connection with the manifold 15 for the oxygen or the oxygen-containing gasification agent and the carburetor 9 spaced in a connected to the inert gas chamber 2 shielding gas nozzle tube 18 for inert gas of the inert gas chamber 2, so that the protective gas nozzle tube 18 connects the inert gas chamber 2 with the carburetor interior 9 as the output of the inert gas chamber 2. Furthermore, in the case of a burner 8, the shielding gas nozzle tube 18 is located at a distance in a gasification substance nozzle tube 19 as a connection between the gasification substance distributor space 3 and the carburetor interior 9.
  • the nozzle tube 17, the protective gas nozzle tube 18 and the Vergasungsstoff- nozzle tube 19 is a burner 8 with inert gas as a Schleiergas between gasification material and either oxygen or oxygen-containing gasification agent at the outlet of the burner eighth
  • This burner device is a burner device in the ATR mode, in which the burners 8 are thermally protected only by the first insulation 4.
  • the burners 8 are further thermally protected by cooling water sheaths emanating from and connected to the cooling device 7.
  • Oxygen or oxygen-containing gasification agents which react exothermically with the gasification material are transferred by means of the supply line 10 as a pressure line to the manifold 15, from which the gasification means are passed by means of the nozzle tubes 17 in the carburetor interior 9.
  • the lower parts of the nozzle tubes 17 represent the central tubes of the burner 8 and close with circular outlet nozzles for the Gasification agent to the carburetor interior 9 down.
  • the nozzle tubes 17 are - in the case of the manifold 15 above the lid 1 - guided and fixed at the cover flange of the burner device by separate flange openings.
  • the protective gases are supplied via the protective gas supply line 11 to the protective gas chamber 2 of the burner device.
  • the protective gas supply line 11 may be connected to an outer tube, a tower-shaped cover attachment in the form of a dome 20 or at another location with the cover flange or the cover 1.
  • the protective gases are conducted by means of the shielding gas nozzle tubes 18, which represent an extension of the inert gas chamber 2 downwards, in the burner 8 and thus in the carburetor interior 9.
  • the lower parts of the shielding gas nozzle tubes 18 represent the central tubes of the burner 8 and close with annular gap outlet nozzles for the protective gases to the carburetor interior 9 back.
  • the protective gas nozzle tubes 18 can move stress-free in the burner device.
  • Each shielding gas nozzle tube 18 encloses in its interior via spacers centrally exactly adjusted, concentrically arranged nozzle tube 17 for the oxygen or the oxygen-containing gasification agent.
  • the annular gap outlet nozzles of the protective gases enclose centrally precisely adjusted, at the same height and concentrically arranged circular outlet nozzles for the oxygen or the oxygen-containing gasification agent.
  • the shielding gases act as veiling gases between the oxygen or the oxygen-containing gasification agent and the gasification material to dissociate the exothermic combustion reactions from the burner mouth and the cooling device 7.
  • the protective gas components of water vapor and carbon dioxide additionally act as endothermic gasification agents and act through their heat-consuming reactions with the hydrocarbon-containing gasification materials as temperature moderators at the mouth of the burner 8, and thus have an additional thermal protection effect.
  • the entire oxygen or gas inlet assembly is eliminated oxygen-containing gasification agent within the burner device up to and including the outlet nozzles enclosed by protective gases.
  • the pressure of the protective gas is always higher, for example by 0.05 to 0.2 bar higher than the pressures of the oxygen or oxygen-containing gasification agent and the gasification materials within the burner device to the mouth of the burner. 8 If there are any leaks in Registration arrangements of the media therefore always flow protective gases into these defective registration arrangements of the media.
  • Gasification materials are fed via the gasification material supply line 12 to the gasification substance distribution chamber 3 of the burner device.
  • the gasification material supply line 12 initially passes through the protective gas space 2.
  • the cover flange for the burner device is connected to the protective gas space 2 lying underneath.
  • the gasification material supply line 12 with the connected inner tube of the dome 20 is guided through the outer tube of the dome 20 connected to the cover flange as a tower-shaped cover attachment.
  • a spacer is pulled over the gasification material supply line 12 and the inner tube of the mandrel 20 and placed on the outer tube of the mandrel 20. About this spacer following the inner tube and the outer tube are connected to each other by welding.
  • the assembly requires that the gasification material supply line 12 above the associated with him inner tube of the mandrel 20 has a releasable pipe connection such that the spacer can be pulled over and over the inner tube over. Since the gasification substance supply line 12 is thus firmly connected within the protective gas space 2 at two locations, with the upper bottom of the gasification substance distribution space 3 and the inner tube of the dome 20 of the inert gas space 2, the gasification material supply line 12 is within the inert gas space 2 with a compensation for expansion For example, equipped as a U-bend expansion compensation, Lyra bow or Z-bow.
  • the gasification substances are conducted into the burners 8 and thus into the carburetor interior 9 by means of the gasification material nozzle tubes 19, which represent an extension of the gasification substance distributor space 3 towards the bottom.
  • the lower parts of the gasification material nozzle tubes 19 are the outer tubes of the burner 8 and close with outer annular gap outlet nozzles for the gasification of the burner mouth to the carburetor interior 9 down.
  • the gasification nozzle pipes 19 can move stress-free in the burner apparatus.
  • Each gasification nozzle tube 19 encloses in its interior via a spacer centrally adjusted precisely concentric arranged shielding gas nozzle tube 18 for the protective gases.
  • the outer annular gap outlet nozzles of the gasification materials surround the centrally exactly adjusted, at the same height and concentrically arranged annular gap outlet nozzles of the protective gases.
  • the lower portions of the outside gasification nozzle pipes 19, the center shield gas nozzle pipes 18 of the shielding gases and the inside nozzle pipes 17 for the oxygen or the oxygen-containing gasification agent form the burner 8.
  • These nozzle pipes 17, 18, 19 are concentric via spacers adjusted to each other.
  • the outer annular gap outlet nozzles of the gasification materials, the concentric thereto arranged central annular gap outlet nozzles of the protective gases and concentrically arranged inner circular exit nozzles for the oxygen or the oxygen-containing gasification agent form the burner mouth.
  • These outlet nozzles are preferably arranged at ambient temperatures at the same height from one another and at the lower end of the first insulation 4.
  • the exothermic and endothermic gasification agents and the gasification substances are thereby preferably injected from an approximately horizontal plane, which corresponds approximately to the lower end of the first insulation 4, in the carburetor interior 9.
  • an approximately horizontal plane which corresponds approximately to the lower end of the first insulation 4, in the carburetor interior 9.
  • the lid flange of the burner apparatus and the bottoms of the inert gas space 2, the gasification material distribution space 3 and the burner 7 of the burner device are connected to each other with the cylindrical shot of the burner device and with a pilot burner 21. These welds must be dimensioned according to the thermal stress load.
  • coolant with temperatures up to about 100 ° C, in particular pressure cooling water, added by means of the coolant supply line 13 as a pressure line, through the cooling device 7 via welded half-tubes or passed other coolant distribution devices and then discharged via the coolant discharge line 14 again.
  • pressure cooling water added by means of the coolant supply line 13 as a pressure line, through the cooling device 7 via welded half-tubes or passed other coolant distribution devices and then discharged via the coolant discharge line 14 again.
  • the burners 8 are also cooled by nozzle cooling means.
  • These optional nozzle cooling devices enclose the lower part of the gasification material nozzle tubes 19 as the outer boundary of the burners 8.
  • the optional nozzle cooling devices are preferably designed such that they surround the lower part of the gasification material nozzle tubes 19 in the form of cooling sleeves.
  • the burners 8 with these optional nozzle cooling devices are also insulated in this case in the lower first insulation 4.
  • the cooling device 7, the lower first insulation 4 and the optional nozzle cooling devices ensure that the permissible operating temperatures of the metallic materials used for the burner device are not exceeded.
  • the coolant supply line 13 and the coolant discharge line 14 are enclosed by the lateral third insulation 6 of the burner device and have devices for compensation of thermal expansions.
  • the first insulation 4 consists for example of preferably layered insulation materials. These are a lower ceramic wear and insulation layer, which images the lower contour of the burner device, and inner ceramic insulation layers.
  • the lower wear and insulation layer withstands the high temperatures and the gas atmosphere of the carburetor interior 9.
  • the inner ceramic insulation layers take over the thermal insulation between the lower ceramic wear and insulation layer and the cooling device 7.
  • the densely packed and ceramic insulation materials of the lower first insulation 4 and the lateral third insulation 6 give the burner device in addition to the thermal protection of the contour of a compact and closed and largely gas-impermeable body. This largely prevents hot gases from entering the gasifier interior 9 through these insulations 4, 6 and can circulate on the metallic parts of the burner device.
  • the burner device is on the underside to the carburetor lining surrounding the carburetor interior 9 positively and via ceramic seals, for example by means of mortar connected. These ceramic gaskets contact the lower first insulation 4 and the lateral third insulation 6 of the burner device.
  • the burner device may comprise at least one tubular and predominantly vertically extending passage 21, in which the pilot burner and optionally further burners or registration arrangements may be located.
  • the carburetor cover flange has a tower-shaped cover attachment in the form of the dome 20, which consists of interconnected, usually concentrically arranged tubes and that an outer tube and an upper closed inner tube.
  • the outer tube is connected pressure-tight at the bottom with the cover flange and at the top with the inner tube.
  • the inner tube protrudes upwards beyond the outer tube.
  • the annular distance between the inner tube and the outer tube is sealed pressure-tight with a spacer in the form of a circular ring, preferably in the form of a conical annulus.
  • the gasification material supply line 12 is performed.
  • the dome 20 is also the protective gas supply line 11th
  • the present burner device With the present burner device, it becomes possible to distribute the supply of the oxygen or the oxygen-containing gasification agent, the gaseous gasification substances and the endothermic gasifying agent over the entire cross section of the carburetor interior 9 so that a predominant piston flow in the carburetor interior 9 is established.
  • the specific thermal power of the carburetor can thus be increased.
  • the carburetor cross section is fully utilized.
  • the burners 8 can be arranged so that the burner flames overlap one another at their lower ends.
  • the burner device is preferably used for carburetor to 100 bar carburetor pressure to further increase the space yield of the carburetor. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

The invention relates to burner devices for the partial oxidation of gaseous gasification materials. These are in particular characterized in that the reactants can be supplied to the gasifier internal space - which is pressurized and at temperatures of up to 1600°C - such that, instead of a predominantly recirculation flow, a predominantly plug flow is established in the gasifier internal space. To that end, the burner device has a first insulation covering the gasifier internal space, a cooling device having one coolant supply line and one coolant discharge line, a second insulation, a gasification material distributor space which has a gasification material supply line and is on either the second insulation or the cooling device with a second insulation, a shield gas space having a shield gas supply line above the gasification material distributor space, a cover covering the shield gas space and having a distributor for oxygen or oxygen-containing gasification material in conjunction with a supply line, burners and a third insulation as an insulation surrounding the cooling device, the gasification material distributor space and the shield gas space.

Description

Brennervorrichtung für die Partialoxidation von gasförmigen Vergasungsstoffen  Burner device for the partial oxidation of gaseous gasification materials
Die Erfindung betrifft Brennervorrichtungen für die Partialoxidation von gasförmigen Vergasungsstoffen. The invention relates to burner devices for the partial oxidation of gaseous gasification materials.
Die Partialoxidation von gasförmigen Vergasungsstoffen wird in Vergasern durchgeführt. Dazu sind am Kopf der Vergaser Brennervorrichtungen angeordnet, mittels derer die Reaktanten in den Innenraum des Vergasers, der üblicherweise hohe Drücke von 30 bis 100 bar und Temperaturen bis 1.600 °C aufweist, eingeblasen werden. Bei der nichtkatalytischen Partialoxidation (POX-Modus) herrschen im Vergaserinnenraum Temperaturen bis 1600 °C. Bei der katalytischen Partialoxidation (ATR-Modus, ATR - autothermal reforming) herrschen im Vergaserinnenraum hingegen Temperaturen bis ca. 1000 °C. Im ATR-Modus werden die Beschleunigung der Vergasungsreaktionen und damit die Einstellung der chemischen Gleichgewichtslage durch eine Katalysatorschicht im Vergaserinnenraum, durch die das Gas strömt, erwirkt. The partial oxidation of gaseous gasification substances is carried out in carburetors. For this purpose burner devices are arranged at the head of the gasifier, by means of which the reactants in the interior of the carburetor, which usually has high pressures of 30 to 100 bar and temperatures up to 1,600 ° C, are blown. In non-catalytic partial oxidation (POX mode), temperatures of up to 1600 ° C prevail in the interior of the gasifier. In the catalytic partial oxidation (ATR mode, ATR - autothermal reforming) prevail in the carburetor interior, however, temperatures up to 1000 ° C. In the ATR mode, the acceleration of the gasification reactions and thus the adjustment of the chemical equilibrium position by a catalyst layer in the carburetor interior, through which the gas flows, obtained.
Die gasförmigen Reaktantenströme in den Vergaser sind: The gaseous reactant streams into the gasifier are:
1 . Sauerstoff oder sauerstoffhaltige und damit exotherm mit den Vergasungsstoffen reagierende Vergasungsmittel mit Temperaturen bis ca. 400°C. Wasserdampf und/oder Kohlendioxid sowie das Inertgas Stickstoff können ebenfalls in diesem Reaktantenstrom enthalten sein. 1 . Oxygen or oxygen-containing and thus exothermic reacting with the gasification gasification agent with temperatures up to about 400 ° C. Water vapor and / or carbon dioxide as well as the inert gas nitrogen may also be included in this reactant stream.
2. Wasserdampf und/oder Kohlendioxid als endotherm mit den Vergasungsstoffen reagierende Vergasungsmittel mit Temperaturen bis ca. 400 °C. Das Inertgas Stickstoff kann ebenfalls in diesem Gasstrom enthalten sein. Die Austrittsdüsen dieser Vergasungsmittel in den Vergaser können als Ringspaltdüsen so ausgebildet sein, dass diese endotherm reagierenden Vergasungsmittel als Schleiergas die beiden anderen aufgeführten Reaktantenströme nahe der Austrittsdüsen voneinander separieren, um die Temperaturbelastung der Austrittsdüsen durch die sonst unmittelbar dort stattfindenden exothermen Reaktionen zu begrenzen. Wasserdampf und/oder Kohlendioxid weisen durch ihren wärmeverbrauchenden Reaktionen mit den Vergasungsstoffen einen Kühleffekt und damit einen weiteren thermischen Schutzeffekt für die Austrittsdüsen auf. 2. Water vapor and / or carbon dioxide as endothermic with the gasification agents reacting gasifying agent with temperatures up to about 400 ° C. The inert gas nitrogen may also be contained in this gas stream. The outlet nozzles of these gasifying agents in the gasifier can be designed as annular gap nozzles so that these endothermic gasification agents as a Schleiergas separate the two other listed reactant streams near the outlet nozzles from each other to limit the temperature load on the outlet nozzles by the otherwise taking place directly there exothermic reactions. Water vapor and / or carbon dioxide have a cooling effect and thus a further thermal protection effect for the outlet nozzles due to their heat-consuming reactions with the gasification substances.
3. Gasförmige, kohlenstoffhaltige Vergasungsstoffe mit Temperaturen bis ca. 650 °C, die Kohlenwasserstoffe enthalten und mit dem Sauerstoff exotherm reagieren (Eintrittstemperaturen bis ca. 650 °C im ATR-Modus, üblicherweise kleinere Eintrittstemperaturen im POX-Modus). Als Verdünner und Temperaturmoderatoren für die im Vergaser auftretenden exothermen Verbrennungsreaktionen können daneben auch endotherm mit den Kohlenwasserstoffen oder mit anderen Reaktionsfolgeprodukten reagierender Wasserdampf und/oder Kohlendioxid sowie das Inertgas Stickstoff im Gasstrom enthalten sein. 3. Gaseous, carbon-containing gasification materials with temperatures up to about 650 ° C, which contain hydrocarbons and react exothermically with the oxygen (Inlet temperatures up to approx. 650 ° C in ATR mode, usually smaller inlet temperatures in POX mode). As diluents and temperature moderators for the exothermic combustion reactions occurring in the carburetor, nitrogen and / or carbon dioxide reacting endothermically with the hydrocarbons or with other reaction by-products as well as the inert gas nitrogen may also be present in the gas stream.
Zur Kühlung der Oberflächen der Brennervorrichtungen, die mit dem heißen Innenraum des Vergasers in Berührung kommen, werden außerdem häufig Kühlmittel mit Temperaturen bis ca. 100 °C, die insbesondere Kühlwasser enthalten, mittels Druckleitungen zugegeben und wieder abgeführt. Die Temperaturen im Vergaserinnenraum bestimmen mit, ob die Kühlung der Oberflächen der Brennervorrichtungen eine Kühlung der Brenner und Brennermünder einschließt (Düsen-Kühleinrichtung), oder, wie im ATR-Modus mit den kleineren Temperaturen im Vergaserinnenraum, andere Brennerschutzmaßnahmen ausreichend sind, wie das Einbringen von Isolationsmaterial zwischen den Brennern und die Temperaturmoderation der endothermen mit dem Vergasungsstoff reagierenden Vergasungsmittel. To cool the surfaces of the burner devices that come into contact with the hot interior of the carburetor, also often coolant at temperatures up to about 100 ° C, which contain in particular cooling water, added by means of pressure lines and discharged again. The temperatures in the gasifier interior determine whether the cooling of the surfaces of the burner devices includes cooling of the burners and burner mouths (nozzle cooling means), or, as in the ATR mode with the lower temperatures in the carburetor interior, other burner protection measures are sufficient, such as the introduction of Insulating material between the burners and the temperature moderation of the endothermic gasification agent reacting with the gasification material.
Bei Leistungseinheiten der Vergaser bis 250 MW (thermisch) ist als Brennervorrichtung ein Vergasungsbrenner in überwiegend axialer, vertikaler Position am Kopf des Vergasers angeordnet. Bei größeren Leistungseinheiten der Vergaser ab 500 MW (thermisch) werden zwei und mehrere Vergasungsbrenner im Kopf des Vergasers eingesetzt. Die Vergaserbrenner injizieren die aufgeführten Reaktanten ortsnah gemeinsam in den Vergaserinnenraum. Bekannte Brenner beinhalten zum Beispiel eine zentrale Austrittsdüse für das sauerstoffhaltige Vergasungsmittel, umgeben von einer optionalen Ringspalt- Austrittsdüse für das endotherm mit den Vergasungsstoffen reagierende Vergasungsmittel, welche wiederum von einer äußeren Ringspalt-Austrittsdüse für die Vergasungsstoffe umgeben ist. Die endotherm mit den Vergasungsstoffen reagierenden Vergasungsmittel aus der optionalen mittleren Ringspaltdüse fungieren dabei als Schleier und Temperaturmoderatoren bezüglich der Reaktanten aus der zentralen Austrittsdüse und der äußeren Ringspaltdüse, um die Temperaturbelastung der Brenner zu minimieren. Es gibt zahlreiche Druckschriften zu Brennerkonstruktionen für die ortsnahe gemeinsame Injektion von Reaktanten mit flüssigen kohlenstoffhaltigen Vergasungsstoffen und Slurries und mit Brennerkühleinrichtungen. Derartige Lösungen sind unter anderem in den Druckschriften US 3 874 592, US 4 525 175, US 4 443 228, EP 0 127 273 A3, EP 0 640 679 A1 , US 5 515 794, CA 02 287 742, EP 1 016 505 A1 und WO 2011/085744 aufgeführt. Daneben existieren Druckschriften für Brennervorrichtungen mit separierten Austrittsdüsen für die unterschiedlichen Reaktanten. Derartige Lösungen sind unter anderem durch die Druckschriften DE 23 03 280 A1 und US 3 869 244 A bekannt. In power units of the carburetor to 250 MW (thermal) is arranged as a burner device, a gasification burner in a predominantly axial, vertical position at the head of the carburetor. For larger power units of carburetors from 500 MW (thermal) two and more gasification burners are used in the head of the carburetor. The carburetor burners inject the listed reactants close together in the carburetor interior. Known burners include, for example, a central exit nozzle for the oxygen-containing gasification agent surrounded by an optional annular gap exit nozzle for the gasification agent endothermic with the gasification materials, which in turn is surrounded by an outer annular gap exit nozzle for the gasification materials. The gasification agents endothermically reacting with the gasification agents from the optional central annular die function as veils and temperature moderators with respect to the reactants from the central exit nozzle and the outer annular die to minimize the temperature loading of the burners. There are numerous references to combustor designs for near-site co-injection of reactants with liquid carbonaceous gasifiers and slurries and with burner cooling devices. Such solutions are disclosed, inter alia, in US Pat. Nos. 3,874,592, 4,225,175, 4,443,228, EP 0 127 273 A3, EP 0 640 679 A1, US Pat. No. 5,515,794, CA 02 287 742, EP 1 016 505 A1 and WO 2011/085744. In addition, there are publications for burner devices with separated outlet nozzles for the different reactants. Such solutions are known, inter alia, from the publications DE 23 03 280 A1 and US Pat. No. 3,869,244.
Unabhängig von einer gemeinsamen ortsnahen Injektion der Reaktanten über Brenner oder Injektion der Reaktanten über separate Austrittsdüsen weisen die Reaktandenströme aus den Düsen Freistrahleigenschaften und damit eine Ansaugwirkung auf, die als Folge eine Rezirkulation von abreagierten und bereits erkalteten Gasen aus den unteren Bereich des Reaktorraums in die Nähe der Brenner oder Austrittsdüsen verursacht. Diese kalten Gase werden bevorzugt über die reaktorwandnahen peripheren Bereiche des Vergaserinnenraums nach oben gesaugt und bewirken somit einen Schutz wandnaher Bereiche in Form der Ausmauerung vor thermischer Überbelastung. Die Rezirkulation ist aus diesen Gründen gewollt und kann zudem durch Anordnungsoptionen von Austrittsdüsen oder Brennern der Brennervorrichtung und weitere Vergaserinneneinbauten verstärkt werden. Derartige Lösungen sind unter anderem durch die Druckschriften DE 23 03 280 A1 , US 3 869 244 A und für die Verbrennung beispielsweise durch die EP 0 535 684 A3 bekannt. Nachteilig ist, dass aufgrund der Rezirkulationsströme und der resultierenden Reaktantenverdünnung und Temperaturabsenkung im oberen Bereich des Vergaserinnenraums die dortigen Reaktorumsatzgeschwindigkeiten gesenkt werden. Irrespective of a joint local injection of the reactants via burners or injection of the reactants via separate outlet nozzles, the reactant streams from the nozzles have free-jet properties and thus an intake effect, as a result of which recirculation of reacted and already cooled gases from the lower region of the reactor space into the vicinity causes the burner or outlet nozzles. These cold gases are preferably sucked upwards via the peripheral regions of the carburetor interior close to the reactor wall and thus provide protection for areas near the wall in the form of lining against thermal overloading. Recirculation is intentional for these reasons, and may also be enhanced by placement options of burner nozzle exhaust nozzles or torches and other carburettor internals. Such solutions are known, inter alia, from the publications DE 23 03 280 A1, US Pat. No. 3,869,244 A and for combustion, for example, by EP 0 535 684 A3. The disadvantage is that due to the recirculation streams and the resulting reactant dilution and temperature reduction in the upper region of the carburetor interior, the local reactor conversion rates are lowered.
Bei gemeinsamer ortsnaher Injektion der Reaktanten über Vergasungsbrenner bilden sich unterhalb dieser Brenner Brennerflammen aus, die weiter abwärts in Wirbelstraßen übergehen, in denen die heißen Gasanteile miteinander reagieren. Die Brennerflammen sind durch die oben erwähnte Injektorwirkung der Vergaserbrenner von Gasrezirkulationszonen umgeben, die die Flammenquerschnitte der Flammen um ein Mehrfaches übersteigen. In den Rezirkulationszonen herrschen deutlich geringere turbulente Vermischungsintensitäten und deutlich niedrigere Temperaturen als in den Flammen und in den sich nach unten ausbildenden Wirbelstraßen. Die Flammen werden durch die angesaugten Rezirkulationsgase gekühlt. Der Reaktionsumsatz bezogen auf den Strömungsquerschnitt ist in den Rezirkulationszonen geringer als in den Flammen. Es gibt verschiedene Lösungen, die darauf gerichtet sind, den Strömungsquerschnitt des Vergasers für die Vergasungsreaktionen in den Flammen besser auszunutzen. Die einfachste und am häufigsten angewendete, jedoch am wenigsten wirksame Lösung, besteht darin, den Querschnitt der Brennerflamme durch Verdrillen aufzuweiten, beispielsweise in Kohlestaubbrennern oder Ölbrennern durch verdrillten Eintrag des Brennstoffstroms. Derartige Lösungen sind unter anderem in den Druckschriften US 4 704 971 , DE 31 23 866 A1 und WO 2001/081509 A1 zu finden. Wirkungsvoller sollen flächenhaft ausgebildete Brenner, sogenannte Brennerblöcke, mit mindestens drei Brennern sein, wie sie beispielsweise aus den Druckschriften EP 1 182 181 A1 und DE 37 26 875 C2 bekannt sind. In the case of joint local injection of the reactants via gasification burners, torch flames form below these burners, which continue downwards into vortex streets in which the hot gas fractions react with one another. The burner flames are surrounded by the above-mentioned injector effect of the gas burner of gas recirculation zones, which exceed the flame cross sections of the flames many times. In the recirculation zones, significantly lower turbulent mixing intensities and significantly lower temperatures prevail than in the flames and in the downwardly forming vortex streets. The flames are cooled by the sucked recirculation gases. The reaction conversion based on the flow cross section is lower in the recirculation zones than in the flames. There are several solutions aimed at making better use of the gasifier flow area for the gasification reactions in the flames. The simplest and most commonly used, but least effective, solution is to dilate the cross section of the burner flame by twisting, for example, in coal dust burners or oil burners by twisting the fuel flow. Such solutions can be found inter alia in the publications US 4,704,971, DE 31 23 866 A1 and WO 2001/081509 A1. Effective should be areal trained burners, so-called burner blocks, with at least three burners, as they are known for example from the publications EP 1 182 181 A1 and DE 37 26 875 C2.
Die Druckschrift EP 1 182 181 A1 offenbart einen Vormisch-Brennerblock für partielle Oxidationsprozesse. Dieser ist für Vergaser, die bei hohen Drücken betrieben werden, nicht geeignet, da die geforderten, sehr hohen Strömungsgeschwindigkeiten am Austritt aus dem Brennerblock unter erhöhten Drücken nicht realisiert werden können. Des Weiteren ist der Brennerblock für Temperaturen im Vergaser von kleiner 1 .400 °C begrenzt. Diese Temperaturen werden in modernen Vergasern in der Regel überschritten. Document EP 1 182 181 A1 discloses a premix burner block for partial oxidation processes. This is not suitable for carburetors that are operated at high pressures, since the required, very high flow velocities at the outlet from the burner block under increased pressures can not be realized. Furthermore, the burner block for carburetor temperatures of less than 1 .400 ° C is limited. These temperatures are usually exceeded in modern carburetors.
Die Druckschrift DE 37 26 875 C2 sieht einen wassergekühlten Mehrdüsen-Brenner vor, bei dem die Reaktanten in Form des Vergasungsstoffes Erdgas und der exotherm reagierenden Vergasungsmittel, durch Kühlwasser führende Zwischenräume voneinander getrennt sind. Eine derartige Lösung ist für die technische Ausführung moderner Vergasungsbrenner, die die hohe Vorwärmung der Vergasungsmittel bis ca. 400 °C und der Vergasungsstoffe bis ca. 650 °C erfordern, nicht geeignet. Durch die Kompaktheit der Bodenplatte würde diese aufgrund der hohen thermischen Spannungen schnell zerstört werden. Ebenso können die Längsdehnungen der nicht gekühlten Zuführungsrohre mechanisch nicht abgefangen werden. Außerdem ist die erforderliche Schweißkonstruktion technisch praktisch nicht ausführbar. Dies wird dahingehend unterstützt, wonach der Einbau der nach innen geneigten Rohre technisch als nicht realisierbar erscheint. The document DE 37 26 875 C2 provides a water-cooled multi-nozzle burner in which the reactants in the form of the gasification gas natural gas and the exothermic gasification agent, leading through cooling water spaces are separated. Such a solution is not suitable for the technical design of modern gasification burners, which require the high preheating of the gasification agent to about 400 ° C and the gasification materials to about 650 ° C. Due to the compactness of the bottom plate this would be destroyed quickly due to the high thermal stresses. Likewise, the longitudinal expansion of the non-cooled supply pipes can not be mechanically intercepted. In addition, the required weld construction is technically practically impossible. This is supported to the effect that the installation of the inwardly inclined tubes appears technically unrealisable.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennervorrichtung für die Partialoxidation von gasförmigen Reaktanten so zu realisieren, dass sich eine überwiegende Kolbenströmung im Vergaserinnenraum einstellt. The specified in claim 1 invention has for its object to realize a burner device for the partial oxidation of gaseous reactants so that adjusts a predominant piston flow in the carburetor interior.
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. This object is achieved with the features listed in claim 1.
Die Brennervorrichtungen für die Partialoxidation von gasförmigen Vergasungsstoffen zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass die Reaktanten in den bis 1 .600 °C heißen und druckbelasteten Vergaserinnenraum so zuführbar sind, dass sich statt einer überwiegenden Rezirkulationsströmung eine überwiegende Kolbenströmung im Vergaserinnenraum einstellt. Dazu weist die Brennervorrichtung The burner devices for the partial oxidation of gaseous gasification materials are characterized in particular by the fact that the reactants can be fed into the carburetor interior, which is hot and pressurized up to 1,600 ° C., so that a predominant piston flow instead of a predominant recirculation flow is established in the carburetor interior. For this purpose, the burner device
- eine erste den Vergaserinnenraum überdeckende Isolation,  a first insulation covering the gasifier interior,
- eine Kühleinrichtung mit jeweils einer Kühlmittelzufuhrleitung und einer Kühlmittelabfuhrleitung,  a cooling device each having a coolant supply line and a coolant discharge line,
- eine zweite Isolation,  - a second isolation,
- einen eine Vergasungsstoff-Zufuhrleitung aufweisenden Vergasungsstoff-Verteilerraum, a gasification substance distribution space having a gasification material supply line,
- einen Schutzgasraum mit einer Schutzgas-Zufuhrleitung, wobei sich eine Trennwand zwischen dem Schutzgasraum und dem Vergasungsstoff-Verteilerraum befindet, a protective gas space with a protective gas supply line, wherein there is a partition wall between the inert gas space and the gasification substance distribution space,
- einen den Schutzgasraum abdeckenden Deckel mit wenigstens einem Verteiler für Sauerstoff oder sauerstoffhaltiges Vergasungsmittel in Verbindung mit einer Zufuhrleitung auf dem Schutzgasraum,  a cover covering the protective gas space with at least one distributor for oxygen or oxygen-containing gasification agent in connection with a supply line on the protective gas space,
- Brenner und  - burners and
- eine dritte Isolation als eine die Kühleinrichtung, den Vergasungsstoff -Verteilerraum und den Schutzgasraum umgebende Isolation  a third insulation as an insulation surrounding the cooling device, the gasification substance distribution space and the protective gas space
auf. on.
Die erste Isolation, die Kühleinrichtung, der Vergasungsstoff-Verteilerraum, die Trennwand, der Schutzgasraum und der Deckel sind nacheinander in Richtung vom Vergaserinnenraum weg angeordnet. The first insulation, the cooling device, the gasification material distribution chamber, the partition wall, the protective gas space and the cover are successively arranged in the direction away from the carburettor interior.
Damit sind die Kühleinrichtung mit jeweils einer nach außen geführten Kühlmittelzufuhrleitung und Kühlmittelabfuhrleitung auf der ersten Isolation, die zweite Isolation auf der Kühleinrichtung, der die nach außen geführte Vergasungsstoff-Zufuhrleitung aufweisende Vergasungsstoff-Verteilerraum auf entweder der zweiten Isolation oder der Kühleinrichtung mit einer zweiten Isolation, der Schutzgasraum mit der nach außen geführten Schutzgas-Zufuhrleitung oberhalb des Vergasungsstoff-Verteilerraums und der den Schutzgasraum abdeckende Deckel mit dem Verteiler für Sauerstoff oder sauerstoffhaltiges Vergasungsmittel in Verbindung mit der nach außen geführten Zufuhrleitung auf dem Schutzgasraum angeordnet. Nach außen geführt bedeutet, dass die jeweiligen Medien von außerhalb der Brennervorrichtung zuführbar sind. Thus, the cooling means are each with an outwardly directed coolant supply line and coolant discharge line on the first insulation, the second insulation on the cooling device, the gasification material distributor space having the outwardly guided gasification material supply line on either the second insulation or the cooling device with a second insulation, the protective gas chamber with the protective gas supply line led out to the outside above the gasification material distributor space and the cover covering the protective gas space with the distributor for oxygen or oxygen-containing gasification agent in connection with the outwardly guided supply line to the inert gas chamber. Guided to the outside means that the respective media can be supplied from outside the burner device.
Zwischen dem Schutzgasraum und dem Vergasungsstoff-Verteilerraum befindet sich eine Trennwand. Between the inert gas chamber and the gasification material distribution chamber is a partition wall.
Weiterhin ist für einen Brenner ein Düsenrohr in Verbindung mit dem Verteiler für den Sauerstoff oder das sauerstoffhaltige Vergasungsmittel und dem Vergaserinnenraum beabstandet in einem mit dem Schutzgasraum verbundenen Schutzgas-Düsenrohr für Schutzgas des Schutzgasraumes angeordnet, so dass das Schutzgas-Düsenrohr den Schutzgasraum und den Vergaserinnenraum als Ausgang des Schutzgasraumes verbindet. Weiterhin befindet sich das Schutzgas-Düsenrohr beabstandet in dem Vergasungsstoff- Düsenrohr in Verbindung sowohl des Vergasungsstoff-Verteilerraumes als auch dem Vergaserinnenraum. Damit ist das Düsenrohr, das Schutzgas-Düsenrohr und das Vergasungsstoff-Düsenrohr ein Brenner mit Schutzgas als Schleiergas zwischen Vergasungsstoff und entweder Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Vergasungsmittel am Austritt des Brenners. Further, for a burner, a nozzle tube is in communication with the manifold for the oxygen or the oxygen-containing gasification agent and the gasifier interior spaced apart in a protective gas nozzle connected to the protective gas nozzle tube arranged for inert gas of the inert gas chamber, so that the shielding gas nozzle tube connects the inert gas chamber and the carburetor interior as the output of the inert gas chamber. Furthermore, the inert gas nozzle tube is spaced in the gasification material nozzle tube in combination of both the gasification material distribution chamber and the gasifier interior. Thus, the nozzle tube, the shield gas nozzle tube and the gasification nozzle tube is a burner with inert gas as a fog gas between the gasification substance and either oxygen or oxygen-containing gasification agent at the outlet of the burner.
Damit besitzt die Brennervorrichtung die Teilbereiche Thus, the burner device has the subregions
- einen durchströmten Schutzgasraum mit Wasserdampf und/oder Kohlendioxid und/oder Stickstoff als Schutzgase, wobei die Gase beim Brenneraustritt als Schleiergase fungieren, sowie Wasserdampf und/oder Kohlendioxid zusätzlich als endotherm mit dem Vergasungsstoff reagierende Vergasungsmittel einen Wärmeverbrauch verursachen, - A traversed inert gas space with water vapor and / or carbon dioxide and / or nitrogen as inert gases, the gases act as a vaporizer at the burner exit, and also cause steam and / or carbon dioxide in addition as endothermic reacting with the gasification gasification agent heat consumption,
- eine Eintragungsanordnung für Sauerstoff oder sauerstoffhaltige und exotherm mit dem Vergasungsstoff reagierende Vergasungsmittel über dem oder im Schutzgasraum,a registration arrangement for oxygen or oxygen-containing and exothermic gasification agent reacting with the gasification substance above or in the protective gas space,
- eine Vergasungsstoff-Eintragungsanordnung mit einem Vergasungsstoff-Verteilerraum unterhalb des Schutzgasraums, a gasification material entry arrangement with a gasification substance distribution space below the inert gas space,
- Brennerdüsen für den örtlich nahen gemeinsamen Austritt von sauerstoffhaltige und exotherm mit dem Vergasungsstoff reagierende Vergasungsmittel, Schutzgasen und Vergasungsstoffen und  - Burner nozzles for the locally close common outlet of oxygen-containing and exothermic reacting with the gasification gasification agent, inert gases and gasification materials and
- eine Kühleinrichtung unterhalb des Vergasungsstoff-Verteilerraums zum angrenzenden Vergaserinnenraum.  a cooling device below the gasification material distributor space to the adjacent gasifier interior.
Der oberste Teil der Brennervorrichtung ist als Schutzgasraum ausgebildet. Er wird oben vom Deckel der Brennervorrichtung begrenzt. Der Schutzgasraum weist ein Zufuhrleitung für Schutz- und Schleiergase auf, von denen er kontinuierlich durchströmt wird. Ein Teil des Schutzgasraums kann vorteilhafterweise als aufgesetzter vertikaler Dom über den Deckel und der Brennervorrichtung als Flansch ragen. Durch den Dom wird die Vergasungsstoff- Zufuhrleitung druckdicht nach unten zum Vergasungsstoff-Verteilerraum hindurch durchgeführt, der sich unter dem Schutzgasraum befindet. Durch den gleichen oder einen anderen Dom kann auch die Zufuhrleitung für das sauerstoffhaltige Vergasungsmittel druckdicht hindurchgeführt werden, für den Fall dass sich die Sauerstoff- Verteilungseinrichtung innerhalb des Schutzgasraums befindet. Der Schutzgasraum besitzt eine untere Bodenplatte, in der Öffnungen eingebracht sind, die sich nach unten als Schutzgas-Düsenrohre der Brenner fortsetzen. Jedes Schutzgas-Düsenrohr umschließt in seinem Inneren ein zentral angeordnetes Düsenrohr für den Sauerstoff oder das sauerstoffhaltige Vergasungsmittel. Durch Abstandshalter wird die zentrale Lage des Düsenrohrs für den Sauerstoff oder das sauerstoffhaltige Vergasungsmittel gesichert. Den Abschluss der Schutzgas-Düsenrohre bilden Ringspalt-Austrittsdüsen des Schutzgases, wobei die Ringspalt-Austrittsdüsen die zentral gelegenen Düsenrohre des Sauerstoffs umschließt. Die Schutzgas-Düsenrohre können vor dem abschließenden Ringspalt- Austrittsdüsen bereits Einengungen aufweisen, die die Funktion von Strömungsblenden einnehmen können. Dadurch und durch die abschließenden Ringspalt-Austrittsdüsen kann je nach betrieblichen Mediendurchsätzen abgesichert werden, dass der Druck des Schutzgasraums höher als der Druck in den Düsenrohren und dem Vergasungsstoff- Verteilerraum ist. Bei eventuellen Leckagen gelangt deshalb immer Schutzgas in die jeweilige beeinträchtige Anordnung. The uppermost part of the burner device is designed as a protective gas space. It is bounded at the top of the lid of the burner device. The protective gas chamber has a supply line for protective and veiling gases, from which it is continuously flowed through. A part of the protective gas space can advantageously protrude as a mounted vertical dome on the lid and the burner device as a flange. Through the dome, the gasification material supply line is pressure-tight down to the gasification material distribution space carried out, which is located under the inert gas chamber. The supply line for the oxygen-containing gasification agent can also be passed through the same or another dome in a pressure-tight manner, in the event that the oxygen distribution device is located within the protective gas space. The inert gas chamber has a lower bottom plate, are introduced in the openings, which continue downwards as shielding gas nozzle tubes of the burner. Each shielding gas nozzle tube encloses in its interior a centrally arranged nozzle tube for the oxygen or the oxygen-containing gasification agent. Spacers secure the central location of the nozzle tube for the oxygen or oxygen-containing gasification agent. The closing of the protective gas nozzle tubes form annular gap outlet nozzles of the protective gas, wherein the annular gap outlet nozzles surround the centrally located nozzle tubes of the oxygen. The protective gas nozzle tubes may already have constrictions before the final annular gap outlet nozzles, which can take on the function of flow restrictors. As a result, and by the final annular gap outlet nozzles, it can be ensured, depending on the operating medium throughputs, that the pressure of the protective gas space is higher than the pressure in the nozzle tubes and the gasification material distributor space. In the case of any leaks, protective gas therefore always enters the respective affected arrangement.
Das Schutzgas fungiert beim Austritt in den Vergaserinnenraum als Schleiergas und endothermes Vergasungsmittel. Durch die freien Ausdehnungsmöglichkeiten dieser Schutzgas-Düsenrohre nach unten ist kein Spannungsaufbau möglich. Eine Möglichkeit des thermischen Spannungsaufbau unter Betriebstemperaturen besteht über die Schweißverbindung der unteren Bodenplatte, die den Schutzgasraum vom Vergasungsstoff- Verteilerraum trennt, mit dem Zylinderschuss der Brennervorrichtung und mit der Aussparung für einen Zündbrenner. Die Schweißnähte müssen für die entsprechende Belastung dimensioniert sein. Eine weitere Möglichkeit des thermischen Spannungsaufbaus ergibt sich durch die Fixierung der Vergasungsstoff-Zufuhrleitung oben am Dom und unten am Vergasungsstoff-Verteilerraum. Eine entsprechend dimensionierte Dehnungskompensation der Zufuhrleitung innerhalb des Schutzgasraums sollte vorgesehen werden. Derartige Ausgestaltungen sind ein bekannter U-Bogen-Dehnungsausgleich, Lyra-Bogen oder Z- Bogen. The protective gas acts as a vent gas and an endothermic gasifying agent on exiting into the gasifier interior. Due to the free expansion possibilities of these protective gas nozzle tubes down no voltage build-up is possible. One way of thermal stress build-up at operating temperatures is via the weld joint of the lower bottom plate separating the inert gas space from the gasification material manifold space, with the cylindrical fit of the burner device and with the recess for a pilot burner. The welds must be dimensioned for the corresponding load. A further possibility of the thermal stress build-up results from the fixation of the gasification material supply line at the top of the dome and at the bottom of the gasification substance distribution space. A correspondingly dimensioned expansion compensation of the supply line within the protective gas space should be provided. Such designs are a known U-bend stretch compensation, Lyra bow or Z-bow.
Die Installation der Sauerstoff- oder sauerstoffhaltigen Vergasungsmittel eintragenden Anordnung kann auf zwei unterschiedlichen Wegen wie folgt realisiert werden. The installation of the oxygen- or oxygen-containing gasifying agent-introducing arrangement can be realized in two different ways as follows.
Zum einen kann die Anordnung eine Druckleitung zu wenigstens einem Verteiler oberhalb des Schutzgasraums besitzen. Die vom Verteiler ausgehenden Verteilerleitungen durchdringen den Schutzgasraum und enden jeweils in einem zentralen Düsenrohr für den Vergaserinnenraum mit einer zentralen Austrittsdüse. Zum anderen kann die Anordnung eine Druckleitung zu wenigstens einem Verteiler im Schutzgasraum und damit verbundene Verteilerleitungen mit jeweils einem Düsenrohr besitzen. On the one hand, the arrangement may have a pressure line to at least one distributor above the protective gas space. The distributor lines emanating from the distributor penetrate the protective gas space and each end in a central nozzle tube for the carburetor interior with a central outlet nozzle. On the other hand, the arrangement may have a pressure line to at least one distributor in the inert gas space and associated distribution lines, each with a nozzle tube.
Die zentralen Düsenrohre des Sauerstoffs oder der sauerstoffhaltigen Vergasungsmittel sind beabstandet in den Schutzgas-Düsenrohr angeordnet. Durch die freie Ausdehnungsmöglichkeiten der zentralen Düsenrohre ist nach unten hin kein Spannungsaufbau möglich. Das zentrale Düsenrohr und die zentrale Austrittsdüse werden jeweils von den Schutzgas-Düsenrohren und den Ringspalt-Schutzgasaustrittsdüsen in den Vergaserinnenraum umschlossen. The central nozzle tubes of the oxygen or the oxygen-containing gasification means are spaced apart in the protective gas nozzle tube. Due to the free expansion possibilities of the central nozzle tubes no voltage build-up is possible downwards. The central nozzle tube and the central outlet nozzle are each enclosed by the protective gas nozzle tubes and the annular gap protective gas outlet nozzles in the carburetor interior.
Die Vergasungsstoff-Eintragungsanordnung umfasst eine Vergasungsstoff-Zufuhrleitung als eine Druckleitung zu dem Vergasungsstoff-Verteilerraum und den damit verbundenen Vergasungsstoff-Düsenrohren. Diese Düsenrohre enden zum Vergaserinnenraum hin mit Ringspalt-Austrittsdüsen der Brenner. Diese umschließen das mittlere Schutzgas-Düsenrohr und die mittlere Ringspalt-Schutzgasaustrittsdüse. Der untere Boden des Vergasungsstoff- Verteilerraums ist als Kühleinrichtung in Form einer Kühlerplatte mit Kühlwasserdurchfluss ausgebildet und mit dem Zylinderschuss der Brennervorrichtung und mit der Aussparung für den Zündbrenner über Schweißnähte verbunden. Diese müssen für die thermischen Spannungen beim Erreichen der Betriebstemperatur dimensioniert sein. Insbesondere im POX-Modus mit bis zu 1600 °C Vergaserinnentemperatur muss diese Kühlung auch die Brenner und Brennermünder mit einschließen. The gasification material supply arrangement comprises a gasification material supply line as a pressure line to the gasification material distribution space and the associated gasification material nozzle tubes. These nozzle tubes end to the carburetor interior with annular gap outlet nozzles of the burner. These enclose the middle protective gas nozzle tube and the middle annular gap protective gas outlet nozzle. The lower bottom of the gasification material distribution chamber is designed as a cooling device in the form of a radiator plate with cooling water flow and connected to the cylindrical section of the burner device and with the recess for the pilot burner via welds. These must be dimensioned for the thermal stresses when reaching the operating temperature. In particular, in POX mode with up to 1600 ° C internal gas temperature, this cooling must also include the burner and Brennermünder.
Die Brenner weisen zentrale Düsenrohre für den Sauerstoff oder das sauerstoffhaltige Vergasungsmittel auf, umgeben von den Schutzgas-Düsenrohren des Schutzgasraums, welche wiederum von den Vergasungsstoff-Düsenrohren der Vergasungsstoff- Eintragsanordnung umgeben sind. Die Düsenrohre enden jeweils in Austrittsdüsen. Die zentralen Austrittsdüsen des sauerstoffhaltigen Vergasungsmittels sind von den Ringspaltdüsen des Schutzgasaustritts, und diese wiederum von den äußeren Ringspaltdüsen für den Vergasungsstoffaustritt umgeben. The burners have central nozzle tubes for the oxygen or oxygen-containing gasification agent, surrounded by the protective gas nozzle tubes of the inert gas space, which in turn are surrounded by the gasification material nozzle tubes of the gasification substance entry arrangement. The nozzle tubes each end in outlet nozzles. The central outlet nozzles of the oxygen-containing gasification agent are surrounded by the annular gap nozzles of the protective gas outlet, and these in turn surrounded by the outer annular gap nozzles for the Vergasungsstoffaustritt.
Die Kühleinrichtung bildet den Abschluss des Vergasungsstoff-Verteilerraums zur unteren ersten Isolation. In einer Kühlplatte der Kühleinrichtung sind Durchgänge für den Kühlmitteldurchfluss angebracht. Das können beispielsweise an die Kühlplatte angeschweißte Halbrohre sein. Die Kühlmittelzu- und Kühlmittelabfuhrleitungen weisen Vorrichtungen für die Kompensation der Wärmeausdehnungen der Brennervorrichtung beim Erreichen der Betriebstemperaturen auf. Das kann in Form eines U-Bogen- Dehnungsausgleichs, Lyra-Bogens, Z-Bogens oder 90°-Bogens erfolgen. Die Kühlerplatte ist mit Öffnungen versehen, an denen die Vergasungsstoff-Düsenrohre als Teile der Brenner angebracht sind. Der Bereich zwischen den Brennern unterhalb der Kühlerplatte ist als Begrenzung zum Vergaserinnenraum mit wärmedämmenden Isoliermaterial ausgefüllt und bildet die untere erste Isolation. Weiterhin ist innerhalb des Vergasungsstoff-Verteilerraums ein Bereich oberhalb der Kühlerplatte als innerer Isolationsraum ebenfalls mit wärmedämmenden Isoliermaterial ausgefüllt, um den bis zu 650 °C heißen Vergasungsstoff von der Kühlerplatte zu beabstanden. Der Zylinderschuss der Brennervorrichtung weist als seitliche dritte Isolation ebenfalls wärmedämmendes keramisches Isoliermaterial auf, die die Kühlwasserzu- und Kühlwasserabfuhrleitung mit einhüllt. The cooling device forms the end of the gasification material distributor space to the lower first insulation. In a cooling plate of the cooling device passages for the coolant flow are mounted. This can for example be welded to the cooling plate half tubes. The coolant supply and coolant discharge lines have devices for compensating the thermal expansions of the burner device upon reaching the operating temperatures. This can take the form of a U-bow Expansion compensation, Lyra bows, Z-bends or 90 ° bends. The radiator plate is provided with openings to which the gasification material nozzle tubes are attached as parts of the burners. The area between the burners below the radiator plate is filled as a boundary to the carburetor interior with insulating insulating material and forms the lower first insulation. Furthermore, within the gasification material distributor space, an area above the cooler plate as an inner insulation space is likewise filled with heat-insulating material in order to space the gasification material of up to 650 ° C. from the cooler plate. The cylindrical section of the burner device has as a lateral third insulation also heat-insulating ceramic insulating material, which envelops the Kühlwasserzu- and cooling water discharge line.
Ein Vorteil der Brennervorrichtung besteht darin, dass die gesamte Vergasungsstoff- Eintragungsanordnung von der Eintragungsanordnung des Sauerstoffs oder des sauerstoffhaltigen Vergasungsmittels durch den Schutzgasraum separiert ist. Der Schutzgasraum ist zugleich Teil der Eintragungsanordnung der endothermen Vergasungsmittel Wasserdampf und/oder Kohlendioxid und weist je nach Reaktantendurchsätzen und damit Brennerleistung gegenüber den anderen beiden Eintragungsanordnungen einen Überdruck auf, so dass hohe Sicherheitsanforderungen gewährleistet sind. An advantage of the burner apparatus is that the entire gasification material registration arrangement is separated from the entry arrangement of the oxygen or the oxygen-containing gasification agent through the inert gas space. The protective gas space is also part of the entry arrangement of the endothermic gasification agent water vapor and / or carbon dioxide and has depending on Reaktantendurchsätzen and thus burner performance compared to the other two entry arrangements on a pressure, so that high security requirements are guaranteed.
Der Brennervorrichtung ist an der Unterseite zu der den Vergaserinnenraum umhüllenden Vergaser-Ausmauerung hin formschlüssig und über keramische Dichtungen so verbunden, dass praktisch keine Gase aus dem Vergaserinnenraum über den Zylinderschuss der Brennervorrichtung aufwärts in Richtung Vergaserdeckel strömen können. The burner device is positively connected on the underside to the carburetor lining surrounding the carburetor interior and via ceramic seals so that virtually no gases from the carburetor interior over the cylindrical section of the burner device can flow upward in the direction of carburetor cover.
Die Brennervorrichtung weist mindestens eine röhrenförmige und überwiegend vertikal verlaufende Durchführung auf, in der sich der Zündbrenner oder der Zündbrenner und weitere Brenner oder Eintragungsanordnungen befinden. The burner device has at least one tubular and predominantly vertically extending passage in which the pilot burner or the pilot burner and other burners or registration arrangements are located.
Der Deckelflansch der Brennervorrichtung kann günstigerweise einen zusätzlichen turmförmigen Deckelaufsatz aufweisen, der aus miteinander verbundenen und konzentrisch angeordneten Rohren, einem Außenrohr und einem oben verschlossenen Innenrohr bestehen kann. Das Außenrohr ist mit dem Deckelflansch der Brennervorrichtung verbunden und oben mit dem Innenrohr, das über das Außenrohr nach oben hinausragt, mit einem Distanzstück druckdicht mittels einer Schweißverbindung verbunden, wobei das Innenrohr an seinem oberen Ende mit einem Deckelaufsatz verschlossen ist. Diese Konstruktion stellt als Domaufsatz eine vertikale Fortsetzung des Schutzgasraums dar, durch den die Vergasungsstoff-Zufuhrleitung druckdicht durchführbar sind. Da die Vergasungsstoff- Zufuhrleitung mit der oberen Platte des Vergasungsstoff-Verteilerraums fest verbunden ist, ist diese Leitung innerhalb des Schutzgasraums mit einer Dehnungskompensation beispielsweise als U-Bogen-Dehnungsausgleich, Lyra-Bogen oder Z-Bogen ausgestattet. Durch den gleichen oder einen anderen Dom wird die Zufuhrleitung für den Sauerstoff oder das sauerstoffhaltige Vergasungsmittel druckdicht hindurchgeführt für den Fall, dass sich die Einrichtung für die Verteilung dafür im Schutzgasraum befindet. The cover flange of the burner device may conveniently have an additional tower-shaped cover attachment, which may consist of interconnected and concentrically arranged tubes, an outer tube and a top closed inner tube. The outer tube is connected to the cover flange of the burner device and above with the inner tube, which projects beyond the outer tube upwardly connected to a spacer pressure-tight manner by means of a welded connection, wherein the inner tube is closed at its upper end with a lid attachment. This construction represents as a dome top a vertical continuation of the inert gas space through which the Gasification material supply line are pressure-tight feasible. Since the gasification material supply line is firmly connected to the upper plate of the gasification material distributor space, this line is equipped within the protective gas space with a strain compensation, for example as a U-bend expansion compensation, Lyra bow or Z-bow. By the same or a different dome, the supply line for the oxygen or the oxygen-containing gasification agent is pressure-tightly passed in the event that the means for the distribution therefor is in the inert gas space.
Die Vergasungsstoff-Zufuhrleitung kann kurz oberhalb des Deckelaufsatzes lösbare Rohrverbindungen derart aufweisen, dass ein Distanzstück zwischen Außenrohr und Innenrohr darüber und über das Innenrohr hinweg aufgezogen werden kann, um danach Außenrohr und Innenrohr mittels des Distanzstücks miteinander zu verschweißen. The gasification material supply line can have detachable pipe connections just above the cover attachment in such a way that a spacer between the outer pipe and inner pipe can be pulled over it and over the inner pipe, in order then to weld the outer pipe and inner pipe together by means of the spacer.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 10 angegeben. Advantageous embodiments of the invention are specified in the patent claims 2 to 10.
Nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 sind die Düsenrohre durch den Deckel fixierte Düsenrohre, die Schutzgas-Düsenrohre durch die Trennwand fixierte Schutzgas- Düsenrohre und die Vergasungsstoff-Düsenrohre durch die zweite Isolation und/oder die Kühleinrichtung und/oder die erste Isolation fixierte Vergasungsstoff-Düsenrohre. Günstigerweise sind die Vergasungsstoff-Düsenrohre im unteren Boden des Vergasungsstoff-Verteilerraums fixiert. Dieser Boden kann vorteilhafterweise gleichzeitig ein Teil der Kühleinrichtung sein, wobei dieser Boden ein Träger für Kühlkanäle oder selbst als ein Kühlkörper mit Kühlkanälen ausgebildet sein kann. In diesen Boden können weiterhin vorteilhafterweise die Vergasungsstoff-Düsenrohre vertikal und im Wesentlichen mittig fixiert werden. Oberhalb des unteren Bodens des Vergasungsstoff-Verteilerraums ist zwischen den nach oben ragenden Teil der Düsenrohre die zweite Isolation auf der Kühleinrichtung angebracht oder eingestampft. Unterhalb des unteren Bodens des Vergasungsstoff- Verteilerraums ist zwischen den nach unten ragenden Teil der Düsenrohre die erste den Vergaserinnenraum abdeckende Isolation angeordnet oder eingestampft. Diese kann bis in Höhe der Brennermünder reichen. According to the embodiment of claim 2, the nozzle tubes through the cover fixed nozzle tubes, the protective gas nozzle tubes through the partition fixed shielding gas nozzle tubes and the gasification material nozzle tubes through the second insulation and / or the cooling device and / or the first insulation fixed gasification nozzle pipes , Conveniently, the gasification material nozzle pipes are fixed in the lower bottom of the gasification material distributor space. This floor can advantageously be a part of the cooling device at the same time, wherein this floor can be a support for cooling channels or even a cooling body with cooling channels. Furthermore, the gasifying substance nozzle tubes can advantageously be fixed vertically and essentially centrally in this soil. Above the lower bottom of the gasification material distributor space, the second insulation is mounted or stripped on the cooling device between the upwardly projecting part of the nozzle tubes. Below the lower floor of the gasification material distributor space, the first insulation covering the gasifier interior is arranged or tamped between the downwardly projecting part of the nozzle tubes. This can reach up to the level of Brennermünder.
Nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 3 sind die ersten Endenbereiche der Düsenrohre mit dem Deckel und die ersten Endenbereiche der Schutzgas-Düsenrohre mit der Trennwand verbunden, so dass die weiteren Bereiche sowohl der Düsenrohre als auch der Schutzgas-Düsenrohre entsprechend der Temperaturen sich vertikal ausdehnen und sich zusammenziehen können. Das Vergasungsstoff-Düsenrohr ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 das Außenrohr. Weiterhin sind der untere Teil des Schutzgas-Düsenrohres das mittlere Rohr und das Düsenrohr für den Sauerstoff oder das sauerstoffhaltige Vergasungsmittel das zentrale Rohr für den Brenner. Dabei stellen eine äußere Ringspalt-Austrittsdüse als unterer Abschluss des Vergasungsstoff-Düsenrohres, die mittlere Ringspalt-Austrittsdüse als unterer Abschluss des Schutzgas-Düsenrohres und die zentrale Austrittsdüse als unterer Abschluss des Düsenrohres für den Sauerstoff oder das sauerstoffhaltige Vergasungsmittel den Brennermund des Brenners dar. According to the embodiment of claim 3, the first end portions of the nozzle tubes with the lid and the first end portions of the shielding gas nozzle tubes are connected to the partition, so that the other portions of both the nozzle tubes and the shielding gas nozzle tubes expand vertically according to the temperatures and can contract. The gasification material nozzle tube is according to the embodiment of claim 4, the outer tube. Furthermore, the lower part of the protective gas nozzle tube, the central tube and the nozzle tube for the oxygen or the oxygen-containing gasification agent, the central tube for the burner. Here, an outer annular gap discharge nozzle as the lower end of the gasification material nozzle tube, the middle annular gap discharge nozzle as the lower end of the protective gas nozzle tube and the central exit nozzle as the lower end of the nozzle tube for the oxygen or the oxygen-containing gasification agent constitute the burner mouth of the burner.
Nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 durchdringen die Schutzgas-Düsenrohre den Vergasungsstoff-Verteilerraum und die Düsenrohre für den Sauerstoff oder das sauerstoffhaltige Vergasungsmittel den Schutzgasraum und jeweils ein Schutzgas- Düsenrohr. Darüber hinaus weist das Schutzgas im Schutzgasraum einen Überdruck gegenüber dem Vergasungsstoff und entweder dem Sauerstoff oder dem sauerstoffhaltigen Vergasungsmittel auf. Vergasungsstoff und entweder Sauerstoff oder sauerstoffhaltiges Vergasungsmittel kann damit vorteilhafterweise nicht in den Schutzgasraum gelangen. Eine daraus resultierende Explosionsgefahr wird vermieden. According to the embodiment of claim 5, the protective gas nozzle tubes penetrate the gasification material distributor space and the nozzle tubes for the oxygen or the oxygen-containing gasification agent the protective gas space and in each case a protective gas nozzle tube. In addition, the protective gas in the inert gas chamber has an overpressure relative to the gasification substance and either the oxygen or the oxygen-containing gasification agent. Gasification substance and either oxygen or oxygen-containing gasification agent can thus advantageously not reach the inert gas space. A resulting explosion hazard is avoided.
Die Kühleinrichtung sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 6 entweder Kühlkanäle oder Kühlkanäle an einer Kühlplatte jeweils für ein Kühlmittel. Vorteilhafterweise kann die Kühlplatte mit den Kühlkanälen dabei gleichzeitig eine Tragplatte sein. Die Kühlkanäle können vorzugsweise an die Kühlplatte und damit Tragplatte angeschweißte Halbrohre sein. Die Kühlkanäle sind weiterhin mit in der dritten Isolation angeordneten Leitungen als Bereiche der Kühlmittel-Zufuhrleitung und der Kühlmittel-Abfuhrleitung verbunden. The cooling device according to the embodiment of claim 6 either cooling channels or cooling channels on a cooling plate in each case for a coolant. Advantageously, the cooling plate with the cooling channels can be simultaneously a support plate. The cooling channels may preferably be welded to the cooling plate and thus support plate half pipes. The cooling channels are further connected to lines arranged in the third insulation as regions of the coolant supply line and the coolant discharge line.
Kühlkanäle sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 ringförmige und die Vergasungsstoff-Düsenrohre wenigstens bereichsweise umgebende Kühlkanäle. Cooling channels are according to the embodiment of claim 7 annular and the gasification material nozzle tubes at least partially surrounding cooling channels.
Die erste Isolation ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 8 eine Isolation aus einer Keramik mit einer in Richtung des Vergaserinnenraumes weisenden Verschleißschicht zum Schutz vor Abrasionswirkungen der heißen Gase. The first insulation is according to the embodiment of claim 8 an insulation of a ceramic with a pointing in the direction of the carburetor interior wear layer for protection against abrasion effects of the hot gases.
Nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 9 sind die erste Isolation mindestens ein plattenförmiger Körper und die dritte Isolation ein rohrförmiger Körper oder die erste Isolation und die dritte Isolation ein topfförmiger Körper. Weiterhin sind die erste Isolation und die dritte Isolation der Brennervorrichtung mit der den Vergaserinnenraum umhüllenden Vergaser-Ausmauerung hin formschlüssig und über keramische Dichtungen so verbunden, dass praktisch keine Gase aus dem Vergaserinnenraum aufwärts in Richtung Deckel strömen können. According to the embodiment of claim 9, the first insulation at least one plate-shaped body and the third insulation is a tubular body or the first insulation and the third insulation is a pot-shaped body. Furthermore, the first insulation and the third insulation of the burner device with the carburetor interior enclosing carburetor lining out positively connected and ceramic seals so that virtually no gases from the carburetor interior can flow upward in the direction of the lid.
Die Brennervorrichtung weist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 10 ein den Schutzgasraum, die Trennwand, den Vergasungsstoff-Verteilerraum, die zweite Isolation und die erste Isolation durchdringendes Rohr für wenigstens einen Zündbrenner auf. According to the embodiment of claim 10, the burner device has a tube penetrating the protective gas space, the dividing wall, the gasification substance distributor space, the second insulation and the first insulation for at least one pilot burner.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. An embodiment of the invention is illustrated in principle in the drawings and will be described in more detail below.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine Brennervorrichtung für die Partialoxidation von gasförmigen Vergasungsstoffen und  Fig. 1 shows a burner apparatus for the partial oxidation of gaseous gasification materials and
Fig. 2 einen Brenner.  2 shows a burner.
Eine Brennervorrichtung für die Partialoxidation von gasförmigen Vergasungsstoffen in Verbindung mit einem Vergaserinnenraum 9 besteht im Wesentlichen aus einem Deckel 1 , einem Schutzgasraum 2, einem Vergaserstoff-Verteilerraum 3, eine erste Isolation 4, eine zweite Isolation 5, eine dritte Isolation 6, eine Kühleinrichtung 7, Brenner 8, eine Zufuhrleitung 10 für Sauerstoff oder sauerstoffhaltiges Vergasungsmittel, eine Schutzgas- Zufuhrleitung 1 1 , eine Vergasungsstoff-Zufuhrleitung 12, eine Kühlmittelzufuhrleitung 13, eine Kühlmittelabfuhrleitung 14, wenigstens einen Vergasungsstoff-Verteiler 15 und eine Trennwand 16. A burner device for the partial oxidation of gaseous gasification materials in conjunction with a carburetor interior 9 essentially consists of a cover 1, a protective gas space 2, a gasifier-distributor space 3, a first insulation 4, a second insulation 5, a third insulation 6, a cooling device 7 , Burner 8, a supply line 10 for oxygen or oxygen-containing gasification agent, an inert gas supply line 1 1, a gasification material supply line 12, a coolant supply line 13, a coolant discharge line 14, at least one gasification material distributor 15 and a partition 16.
Die Fig. 1 zeigt eine Brennervorrichtung für die Partialoxidation von gasförmigen Vergasungsstoffen in einer prinzipiellen Darstellung. 1 shows a burner apparatus for the partial oxidation of gaseous gasification materials in a basic representation.
Die Brennervorrichtung weist dazu The burner device points to it
- die erste den Vergaserinnenraum 9 abdeckende Isolation 4,  the first insulation 4 covering the gasifier interior 9,
- die Kühleinrichtung 7 mit jeweils einer nach außen geführten Kühlmittelzufuhrleitung 13 und Kühlmittelabfuhrleitung 14 auf der ersten Isolation 4,  the cooling device 7, each with an outwardly directed coolant supply line 13 and coolant discharge line 14 on the first insulation 4,
- die zweite Isolation 5 auf der Kühleinrichtung 7,  the second insulation 5 on the cooling device 7,
- den die nach außen geführte Vergasungsstoff-Zufuhrleitung 12 aufweisenden Vergasungsstoff-Verteilerraum 3 auf entweder der zweiten Isolation 5 oder der Kühleinrichtung 7 mit einer zweiten Isolation 5, - den Schutzgasraum 2 mit der nach außen geführten Schutzgas-Zufuhrleitung 11 oberhalb des Vergasungsstoff -Verteilerraum 3, wobei sich die Trennwand 16 zwischen dem Schutzgasraum 2 und dem Vergasungsstoff-Verteilerraum 3 befindet, the gasification substance distribution chamber 3 having the gasification material supply line 12 leading to the outside on either the second insulation 5 or the cooling device 7 with a second insulation 5, the protective gas space 2 with the protective gas supply line 11 led out to the outside, above the gasification substance distribution space 3, the partition wall 16 being located between the protective gas space 2 and the gasification substance distribution space 3,
- den Schutzgasraum 2 abdeckenden Deckel 1 mit wenigstens einem Verteiler 15 für Sauerstoff oder sauerstoffhaltiges Vergasungsmittel in Verbindung mit der nach außen geführten Zufuhrleitung 10 auf dem Schutzgasraum 2,  the protective gas chamber 2 covering the cover 1 with at least one distributor 15 for oxygen or oxygen-containing gasification agent in connection with the outwardly guided supply line 10 on the inert gas chamber 2,
- Brenner 8 und  - Burner 8 and
- die dritte Isolation 6 als eine die Kühleinrichtung 7, den Vergasungsstoff-Verteilerraum 3 und den Schutzgasraum 2 umgebende Isolation 6  the third insulation 6 as an insulation 6 surrounding the cooling device 7, the gasification material distribution chamber 3 and the protective gas space 2
auf. on.
Die Fig. 2 zeigt einen Brenner 8 in einer prinzipiellen Darstellung. 2 shows a burner 8 in a basic representation.
Bei einem Brenner 8 ist ein Düsenrohr 17 in Verbindung mit dem Verteiler 15 für den Sauerstoff oder das sauerstoffhaltige Vergasungsmittel und dem Vergaserinnenraum 9 beabstandet in einem mit dem Schutzgasraum 2 verbundenen Schutzgas-Düsenrohr 18 für Schutzgas des Schutzgasraumes 2 angeordnet, so dass das Schutzgas-Düsenrohr 18 den Schutzgasraum 2 mit dem den Vergaserinnenraum 9 als Ausgang des Schutzgasraumes 2 verbindet. Weiterhin befindet sich bei einem Brenner 8 das Schutzgas-Düsenrohr 18 beabstandet in einem Vergasungsstoff-Düsenrohr 19 als Verbindung zwischen dem Vergasungsstoff-Verteilerraumes 3 und dem Vergaserinnenraum 9. In a burner 8, a nozzle tube 17 is arranged in connection with the manifold 15 for the oxygen or the oxygen-containing gasification agent and the carburetor 9 spaced in a connected to the inert gas chamber 2 shielding gas nozzle tube 18 for inert gas of the inert gas chamber 2, so that the protective gas nozzle tube 18 connects the inert gas chamber 2 with the carburetor interior 9 as the output of the inert gas chamber 2. Furthermore, in the case of a burner 8, the shielding gas nozzle tube 18 is located at a distance in a gasification substance nozzle tube 19 as a connection between the gasification substance distributor space 3 and the carburetor interior 9.
Damit ist das Düsenrohr 17, das Schutzgas-Düsenrohr 18 und das Vergasungsstoff- Düsenrohr 19 ein Brenner 8 mit Schutzgas als Schleiergas zwischen Vergasungsstoff und entweder Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Vergasungsmittel am Austritt des Brenners 8. Thus, the nozzle tube 17, the protective gas nozzle tube 18 and the Vergasungsstoff- nozzle tube 19 is a burner 8 with inert gas as a Schleiergas between gasification material and either oxygen or oxygen-containing gasification agent at the outlet of the burner eighth
Diese Brennervorrichtung ist eine Brennervorrichtung im ATR-Modus, in dem die Brenner 8 lediglich durch die erste Isolation 4 thermisch geschützt sind. Bei einer Ausführungsform für einen POX-Modus mit höheren Vergaserinnentemperaturen bis 1600 °C sind die Brenner 8 durch Kühlwasserumhüllungen, die von der Kühleinrichtung 7 ausgehen und mit dieser verbunden sind, weiter thermisch geschützt. This burner device is a burner device in the ATR mode, in which the burners 8 are thermally protected only by the first insulation 4. In one embodiment for a POX mode with higher gasifier internal temperatures up to 1600 ° C, the burners 8 are further thermally protected by cooling water sheaths emanating from and connected to the cooling device 7.
Sauerstoff oder sauerstoffhaltige Vergasungsmittel, die exotherm mit dem Vergasungsstoff reagieren, werden mittels der Zufuhrleitung 10 als Druckleitung an den Verteiler 15 übergeben, von der aus die Vergasungsmittel mittels der Düsenrohre 17 in den Vergaserinnenraum 9 geleitet werden. Die unteren Teile der Düsenrohre 17 stellen die Zentralrohre der Brenner 8 dar und schließen mit kreisförmigen Austrittsdüsen für das Vergasungsmittel zum Vergaserinnenraum 9 hin ab. Die Düsenrohre 17 werden - im Fall der Verteiler 15 oberhalb des Deckels 1 - am Deckelflansch der Brennervorrichtung durch separate Flanschöffnungen geführt und befestigt. Oxygen or oxygen-containing gasification agents which react exothermically with the gasification material are transferred by means of the supply line 10 as a pressure line to the manifold 15, from which the gasification means are passed by means of the nozzle tubes 17 in the carburetor interior 9. The lower parts of the nozzle tubes 17 represent the central tubes of the burner 8 and close with circular outlet nozzles for the Gasification agent to the carburetor interior 9 down. The nozzle tubes 17 are - in the case of the manifold 15 above the lid 1 - guided and fixed at the cover flange of the burner device by separate flange openings.
Die Schutzgase werden über die Schutzgas-Zufuhrleitung 11 dem Schutzgasraum 2 der Brennervorrichtung zugeführt. Die Schutzgas-Zufuhrleitung 11 kann an einem Außenrohr eine turmförmigen Deckelaufsatzes in Form eines Doms 20 oder an einer anderen Stelle mit dem Deckelflansch oder dem Deckel 1 verbunden sein. Die Schutzgase werden mittels der Schutzgas-Düsenrohre 18, die eine Verlängerung des Schutzgasraums 2 nach unten hin darstellen, in die Brenner 8 und damit in den Vergaserinnenraum 9 geleitet. Die unteren Teile der Schutzgas-Düsenrohre 18 stellen die Mittelrohre der Brenner 8 dar und schließen mit Ringspalt-Austrittsdüsen für die Schutzgase zum Vergaserinnenraum 9 hin ab. Die Schutzgas-Düsenrohre 18 können sich spannungsfrei in der Brennervorrichtung bewegen. Jedes Schutzgas-Düsenrohr 18 umschließt in seinem Inneren ein über Abstandshalter zentral genau adjustiertes, konzentrisch angeordnetes Düsenrohr 17 für den Sauerstoff oder das sauerstoffhaltige Vergasungsmittel. Ebenso umschließen die Ringspalt-Austrittsdüsen der Schutzgase zentral genau adjustierte, in gleicher Höhe und konzentrisch angeordnete kreisförmige Austrittsdüsen für den Sauerstoff oder das sauerstoffhaltige Vergasungsmittel. Beim Brenneraustritt fungieren die Schutzgase als Schleiergase zwischen dem Sauerstoff oder dem sauerstoffhaltige Vergasungsmittel und dem Vergasungsstoff, um die exotherme Verbrennungsreaktionen vom Brennermund und der Kühleinrichtung 7 zu distanzieren. Die Schutzgasanteile Wasserdampf und Kohlendioxid fungieren zusätzlich als endotherme Vergasungsmittel und wirken durch ihre wärmeverbrauchenden Reaktionen mit den kohlenwasserstoffhaltigen Vergasungsstoffen als Temperaturmoderatoren am Mund der Brenner 8, und weisen damit einen zusätzlichen thermischen Schutzeffekt auf. The protective gases are supplied via the protective gas supply line 11 to the protective gas chamber 2 of the burner device. The protective gas supply line 11 may be connected to an outer tube, a tower-shaped cover attachment in the form of a dome 20 or at another location with the cover flange or the cover 1. The protective gases are conducted by means of the shielding gas nozzle tubes 18, which represent an extension of the inert gas chamber 2 downwards, in the burner 8 and thus in the carburetor interior 9. The lower parts of the shielding gas nozzle tubes 18 represent the central tubes of the burner 8 and close with annular gap outlet nozzles for the protective gases to the carburetor interior 9 back. The protective gas nozzle tubes 18 can move stress-free in the burner device. Each shielding gas nozzle tube 18 encloses in its interior via spacers centrally exactly adjusted, concentrically arranged nozzle tube 17 for the oxygen or the oxygen-containing gasification agent. Likewise, the annular gap outlet nozzles of the protective gases enclose centrally precisely adjusted, at the same height and concentrically arranged circular outlet nozzles for the oxygen or the oxygen-containing gasification agent. At the burner exit, the shielding gases act as veiling gases between the oxygen or the oxygen-containing gasification agent and the gasification material to dissociate the exothermic combustion reactions from the burner mouth and the cooling device 7. The protective gas components of water vapor and carbon dioxide additionally act as endothermic gasification agents and act through their heat-consuming reactions with the hydrocarbon-containing gasification materials as temperature moderators at the mouth of the burner 8, and thus have an additional thermal protection effect.
Um wirksam zu verhindern, dass im Falle von Undichtheiten oder Lecks in der Eintragungsanordnung für den Sauerstoff oder die sauerstoffhaltige Vergasungsmittel der austretende freie Sauerstoff die kohlenwasserstoffhaltigen Vergasungsstoffe kontaktieren und damit zu unkontrollierbaren Schäden in der Brennervorrichtung führen können, ist die gesamte Eintragungsanordnung für den Sauerstoff oder die sauerstoffhaltigen Vergasungsmittel innerhalb der Brennervorrichtung bis einschließlich der Austrittsdüsen geschlossen von Schutzgasen umgeben. Abhängig von der eingestellten Brennerleistung und den dadurch vorgegeben Mediendurchsätzen ist der Druck des Schutzgases immer höher, beispielsweise um 0,05 bis 0,2 bar höher, als die Drücke des Sauerstoffs oder sauerstoffhaltigen Vergasungsmittels und der Vergasungsstoffe innerhalb der Brennervorrichtung bis zum Mund der Brenner 8. Bei eventuell auftretenden Leckagen in Eintragungsanordnungen der Medien strömen deshalb immer Schutzgase in diese defekten Eintragungsanordnungen der Medien. Diese Überdruckhaltung wird durch entsprechend dimensionierte Strömungswiderstände der Ringspalt-Austrittsdüsen und zusätzlicher Einengungen in den Schutzgas-Düsenrohren 18 garantiert. Im Falle von Undichtheiten der Eintragungsanordnung für den Sauerstoff oder die sauerstoffhaltige Vergasungsmittel oder der Eintragungsanordnung der kohlenwasserstoffhaltigen Vergasungsstoffe wird auf diese Weise Sorge getragen, dass weder freier Sauerstoff noch Vergasungsstoffe in den Schutzgasraum 2 und den Schutzgas-Düsenrohren 18 bis zu den Ringspalt-Austrittsdüsen der Schutzgase gelangen kann. Damit bleibt die Trenn- und Inertisierungsfunktion des Schutzgasraums 2 unter allen Umständen vollständig erhalten. In order to effectively prevent leaks or leaks in the oxygen or oxygen-containing gasification entry arrangement from escaping free oxygen contacting the hydrocarbonaceous gasification materials and thereby causing uncontrollable damage to the burner apparatus, the entire oxygen or gas inlet assembly is eliminated oxygen-containing gasification agent within the burner device up to and including the outlet nozzles enclosed by protective gases. Depending on the set burner capacity and the thus prescribed media throughputs, the pressure of the protective gas is always higher, for example by 0.05 to 0.2 bar higher than the pressures of the oxygen or oxygen-containing gasification agent and the gasification materials within the burner device to the mouth of the burner. 8 If there are any leaks in Registration arrangements of the media therefore always flow protective gases into these defective registration arrangements of the media. This overpressure is guaranteed by correspondingly dimensioned flow resistance of the annular gap outlet nozzles and additional restrictions in the protective gas nozzle tubes 18. In the event of leaks in the entry arrangement for the oxygen or the oxygen-containing gasification agent or the entry arrangement of the hydrocarbonaceous gasification materials care is taken in this way that neither free oxygen nor gasification substances in the inert gas chamber 2 and the protective gas nozzle tubes 18 to the annular gap outlet nozzles of the protective gases can get. Thus, the separation and inerting function of the inert gas chamber 2 is completely retained under all circumstances.
Vergasungsstoffe werden über die Vergasungsstoff-Zufuhrleitung 12 dem Vergasungsstoff- Verteilerraum 3 der Brennervorrichtung zugeführt. Die Vergasungsstoff-Zufuhrleitung 12 passiert dabei zunächst den Schutzgasraum 2. Bei der Montage der Brennervorrichtung wird der Deckelflansch für die Brennervorrichtung mit den darunter liegenden Schutzgasraum 2 verbunden. Die Vergasungsstoff-Zufuhrleitung 12 mit dem verbundenen Innenrohr des Doms 20 wird dabei durch das mit dem Deckelflansch verbundene Außenrohr des Doms 20 als turmförmiger Deckelaufsatz hindurchgeführt. Danach wird ein Distanzstück über die Vergasungsstoff-Zufuhrleitung 12 und das Innenrohr des Doms 20 gezogen und auf das Außenrohr des Doms 20 aufgesetzt. Über dieses Distanzstück werden folgend das Innenrohr und das Außenrohr miteinander durch Schweißen verbunden. Die Montage erfordert, dass die Vergasungsstoff-Zufuhrleitung 12 oberhalb des mit ihm verbundenen Innenrohrs des Doms 20 eine lösbare Rohrverbindung derart aufweist, dass das Distanzstück darüber und über das Innenrohr hinübergezogen werden kann. Da damit die Vergasungsstoff- Zufuhrleitung 12 innerhalb des Schutzgasraums 2 an zwei Stellen fest verbunden ist, mit dem oberen Boden des Vergasungsstoff-Verteilerraum 3 und dem Innenrohr des Doms 20 des Schutzgasraums 2, wird die Vergasungsstoff-Zufuhrleitung 12 innerhalb des Schutzgasraums 2 mit einer Dehnungskompensation beispielsweise als U-Bogen- Dehnungsausgleich, Lyra-Bogen oder Z-Bogen ausgestattet. Gasification materials are fed via the gasification material supply line 12 to the gasification substance distribution chamber 3 of the burner device. The gasification material supply line 12 initially passes through the protective gas space 2. During assembly of the burner device, the cover flange for the burner device is connected to the protective gas space 2 lying underneath. The gasification material supply line 12 with the connected inner tube of the dome 20 is guided through the outer tube of the dome 20 connected to the cover flange as a tower-shaped cover attachment. Thereafter, a spacer is pulled over the gasification material supply line 12 and the inner tube of the mandrel 20 and placed on the outer tube of the mandrel 20. About this spacer following the inner tube and the outer tube are connected to each other by welding. The assembly requires that the gasification material supply line 12 above the associated with him inner tube of the mandrel 20 has a releasable pipe connection such that the spacer can be pulled over and over the inner tube over. Since the gasification substance supply line 12 is thus firmly connected within the protective gas space 2 at two locations, with the upper bottom of the gasification substance distribution space 3 and the inner tube of the dome 20 of the inert gas space 2, the gasification material supply line 12 is within the inert gas space 2 with a compensation for expansion For example, equipped as a U-bend expansion compensation, Lyra bow or Z-bow.
Die Vergasungsstoffe werden mittels der Vergasungsstoff-Düsenrohre 19, die eine Verlängerung des Vergasungsstoff-Verteilerraums 3 nach unten hin darstellen, in die Brenner 8 und damit in den Vergaserinnenraum 9 geleitet werden. Die unteren Teile der Vergasungsstoff-Düsenrohre 19 stellen die Außenrohre der Brenner 8 dar und schließen mit äußeren Ringspalt-Austrittsdüsen für die Vergasungsstoffe den Brennermund zum Vergaserinnenraum 9 hin ab. Die Vergasungsstoff-Düsenrohre 19 können sich spannungsfrei in der Brennervorrichtung bewegen. Jedes Vergasungsstoff-Düsenrohr 19 umschließt in seinem Inneren ein über Abstandshalter zentral genau adjustiertes konzentrisch angeordnetes Schutzgas-Düsenrohr 18 für die Schutzgase. Ebenso umschließen die äußeren Ringspalt-Austrittsdüsen der Vergasungsstoffe die zentral genau adjustierten, in gleicher Höhe und konzentrisch angeordnete Ringspalt-Austrittsdüsen der Schutzgase. The gasification substances are conducted into the burners 8 and thus into the carburetor interior 9 by means of the gasification material nozzle tubes 19, which represent an extension of the gasification substance distributor space 3 towards the bottom. The lower parts of the gasification material nozzle tubes 19 are the outer tubes of the burner 8 and close with outer annular gap outlet nozzles for the gasification of the burner mouth to the carburetor interior 9 down. The gasification nozzle pipes 19 can move stress-free in the burner apparatus. Each gasification nozzle tube 19 encloses in its interior via a spacer centrally adjusted precisely concentric arranged shielding gas nozzle tube 18 for the protective gases. Likewise, the outer annular gap outlet nozzles of the gasification materials surround the centrally exactly adjusted, at the same height and concentrically arranged annular gap outlet nozzles of the protective gases.
Die unteren Teile der außen gelegenen Vergasungsstoff-Düsenrohre 19, der in der Mitte gelegenen Schutzgas-Düsenrohre 18 der Schutzgase und der innengelegenen Düsenrohre 17 für den Sauerstoff oder das sauerstoffhaltige Vergasungsmittel bilden den Brenner 8. Diese Düsenrohre 17, 18, 19 sind über Abstandshalter konzentrisch zueinander adjustiert. Ebenso bilden die äußeren Ringspalt-Austrittsdüsen der Vergasungsstoffe, die konzentrisch dazu angeordneten mittleren Ringspalt-Austrittsdüsen der Schutzgase und die konzentrisch dazu angeordneten inneren kreisförmigen Austrittsdüsen für den Sauerstoff oder das sauerstoffhaltige Vergasungsmittel den Brennermund. Diese Austrittsdüsen sind bei Umgebungstemperaturen bevorzugt in gleicher Höhe zueinander und zum unteren Abschluss der ersten Isolation 4 angeordnet. Die exotherm und endotherm reagierenden Vergasungsmittel und die Vergasungsstoffe werden dadurch vorzugsweise von einer annähernd horizontalen Ebene aus, die in etwa dem unteren Abschluss der ersten Isolation 4 entspricht, in den Vergaserinnenraum 9 eingeblasen. Durch unterschiedliche Medientemperaturen - Vergasungsstoffe mit Temperaturen bis ca. 650°C, Schutzgase, die als Schleiergase und endotherme Vergasungsmittel fungieren, mit Temperaturen bis ca. 400°C, Sauerstoff oder sauerstoffhaltige Vergasungsmittel mit Temperaturen bis ca. 400°C - können sich im Betriebszustand diese Austrittsdüsen geringfügig bezüglich ihrer vertikalen Ausrichtung zueinander durch die freien vertikal möglichen Wärmeausdehnungsmöglichkeiten der Düsenrohre verschieben. Weiterhin können sich im Betriebszustand diese Austrittsdüsen bezüglich des unteren Abschlusses der ersten Isolation 4 geringfügig nach unten bewegen. The lower portions of the outside gasification nozzle pipes 19, the center shield gas nozzle pipes 18 of the shielding gases and the inside nozzle pipes 17 for the oxygen or the oxygen-containing gasification agent form the burner 8. These nozzle pipes 17, 18, 19 are concentric via spacers adjusted to each other. Likewise, the outer annular gap outlet nozzles of the gasification materials, the concentric thereto arranged central annular gap outlet nozzles of the protective gases and concentrically arranged inner circular exit nozzles for the oxygen or the oxygen-containing gasification agent form the burner mouth. These outlet nozzles are preferably arranged at ambient temperatures at the same height from one another and at the lower end of the first insulation 4. The exothermic and endothermic gasification agents and the gasification substances are thereby preferably injected from an approximately horizontal plane, which corresponds approximately to the lower end of the first insulation 4, in the carburetor interior 9. Through different media temperatures - gasification materials with temperatures up to 650 ° C, protective gases that act as vapors and endothermic gasification agents, with temperatures up to 400 ° C, oxygen or oxygen-containing gasification agents with temperatures up to 400 ° C - can be in the operating state these exit nozzles slightly with respect to their vertical orientation to each other by the free vertical possible thermal expansion possibilities of the nozzle tubes move. Furthermore, these outlet nozzles can move slightly downward in the operating state with respect to the lower end of the first insulation 4.
Der Deckelflansch der Brennervorrichtung und die Böden des Schutzgasraums 2, des Vergasungsstoff-Verteilerraums 3 und die Kühleinrichtung 7 der Brennervorrichtung sind mit den Zylinderschuss der Brennervorrichtung sowie mit einer Durchführung 21 für den Zündbrenner miteinander verbunden. Diese Schweißnähte müssen entsprechend der Wärmespannungsbelastung dimensioniert sein. The lid flange of the burner apparatus and the bottoms of the inert gas space 2, the gasification material distribution space 3 and the burner 7 of the burner device are connected to each other with the cylindrical shot of the burner device and with a pilot burner 21. These welds must be dimensioned according to the thermal stress load.
Zur Kühlung der Brennervorrichtung werden Kühlmittel mit Temperaturen bis ca. 100°C, die insbesondere Druckkühlwasser enthalten, mittels der Kühlmittelzufuhrleitung 13 als Druckleitung zugegeben, durch die Kühleinrichtung 7 über angeschweißte Halbrohre oder anderer Kühlmittel-Verteilereinrichtungen geleitet und anschließend über die Kühlmittelabfuhrleitung 14 wieder abgeführt. To cool the burner device coolant with temperatures up to about 100 ° C, in particular pressure cooling water, added by means of the coolant supply line 13 as a pressure line, through the cooling device 7 via welded half-tubes or passed other coolant distribution devices and then discharged via the coolant discharge line 14 again.
In der Ausführungsform der Brennervorrichtung für den POX-Modus mit bis zu 1600 °C Vergaserinnentemperatur werden die Brenner 8 zudem über Düsen-Kühleinrichtungen gekühlt. Diese optionalen Düsen-Kühleinrichtungen umschließen den unteren Teil der Vergasungsstoff-Düsenrohre 19 als äußere Begrenzung der Brenner 8. Die optionalen Düsen-Kühleinrichtungen sind dabei bevorzugt so gestaltet, dass sie in Form von Kühlmanschetten den unteren Teil der Vergasungsstoff-Düsenrohre 19 spaltfrei umgeben. Die Brenner 8 mit diesen optionalen Düsen-Kühleinrichtungen sind jedoch auch in diesem Fall weiterhin in der unteren ersten Isolation 4 einisoliert. Durch die Kühleinrichtung 7, der unteren ersten Isolation 4 und der optionalen Düsen-Kühleinrichtungen wird sichergestellt, dass die zulässigen Betriebstemperaturen der für den Brennervorrichtung verwendeten metallischen Materialien nicht überschritten werden. In the embodiment of the burner apparatus for the POX mode with up to 1600 ° C internal gas temperature, the burners 8 are also cooled by nozzle cooling means. These optional nozzle cooling devices enclose the lower part of the gasification material nozzle tubes 19 as the outer boundary of the burners 8. The optional nozzle cooling devices are preferably designed such that they surround the lower part of the gasification material nozzle tubes 19 in the form of cooling sleeves. However, the burners 8 with these optional nozzle cooling devices are also insulated in this case in the lower first insulation 4. The cooling device 7, the lower first insulation 4 and the optional nozzle cooling devices ensure that the permissible operating temperatures of the metallic materials used for the burner device are not exceeded.
Die Kühlmittelzufuhrleitung 13 und die Kühlmittelabfuhrleitung 14 sind von der seitlichen dritten Isolation 6 der Brennervorrichtung umschlossen und weisen Vorrichtungen zur Kompensation von Wärmedehnungen auf. The coolant supply line 13 and the coolant discharge line 14 are enclosed by the lateral third insulation 6 of the burner device and have devices for compensation of thermal expansions.
Die erste Isolation 4 besteht beispielsweise aus vorzugsweise schichtenhaft angeordneten Isolationsmaterialien. Das sind eine untere keramische Verschleiß- und Isolationsschicht, die die untere Kontur der Brennervorrichtung abbildet, und innere keramische Isolationsschichten. Die untere Verschleiß- und Isolationsschicht hält den hohen Temperaturen und der Gasatmosphäre des Vergaserinnenraumes 9 stand. Die inneren keramischen Isolationsschichten übernehmen die Wärmedämmung zwischen der unteren keramischen Verschleiß- und Isolationsschicht und der Kühleinrichtung 7. The first insulation 4 consists for example of preferably layered insulation materials. These are a lower ceramic wear and insulation layer, which images the lower contour of the burner device, and inner ceramic insulation layers. The lower wear and insulation layer withstands the high temperatures and the gas atmosphere of the carburetor interior 9. The inner ceramic insulation layers take over the thermal insulation between the lower ceramic wear and insulation layer and the cooling device 7.
Die dicht gepackten und keramischen Isolationsmaterialien der unteren ersten Isolation 4 und der seitlichen dritten Isolation 6 geben der Brennervorrichtung neben dem thermischen Schutz die Kontur eines kompakten und geschlossenen sowie weitestgehend gasundurchlässigen Körpers. Dies verhindert weitgehend, dass heiße Gase aus dem Vergaserinnenraum 9 durch diese Isolationen 4, 6 eintreten und an den metallischen Teilen der Brennervorrichtung zirkulieren können. The densely packed and ceramic insulation materials of the lower first insulation 4 and the lateral third insulation 6 give the burner device in addition to the thermal protection of the contour of a compact and closed and largely gas-impermeable body. This largely prevents hot gases from entering the gasifier interior 9 through these insulations 4, 6 and can circulate on the metallic parts of the burner device.
Um weiter zu verhindern, dass Gase aus dem Vergaserinnenraum 9 aufwärts in Richtung Kühlereinrichtung 7 und Deckelflansch strömen können, ist die Brennervorrichtung an der Unterseite zu der den Vergaserinnenraum 9 umhüllenden Vergaser-Ausmauerung hin formschlüssig und über keramische Dichtungen, beispielsweise mittels Mörtel, verbunden. Diese keramische Dichtungen kontaktieren dabei die untere erste Isolation 4 und die seitliche dritte Isolation 6 der Brennervorrichtung. To further prevent gases from flowing out of the carburetor interior 9 upwards in the direction of the radiator device 7 and the cover flange, the burner device is on the underside to the carburetor lining surrounding the carburetor interior 9 positively and via ceramic seals, for example by means of mortar connected. These ceramic gaskets contact the lower first insulation 4 and the lateral third insulation 6 of the burner device.
Die Brennervorrichtung kann mindestens eine röhrenförmige und überwiegend vertikal verlaufende Durchführung 21 aufweisen, in der sich der Zündbrenner und gegebenenfalls weitere Brenner oder Eintragungsanordnungen befinden können. The burner device may comprise at least one tubular and predominantly vertically extending passage 21, in which the pilot burner and optionally further burners or registration arrangements may be located.
Der Vergaser-Deckelflansch weist einen turmförmigen Deckelaufsatz in Form des Doms 20 auf, der aus miteinander verbundenen, in der Regel konzentrisch angeordneten Rohren und zwar einem Außenrohr und einem oben verschlossenen Innenrohr besteht. Das Außenrohr ist unten mit dem Deckelflansch und oben mit dem Innenrohr druckdicht verbunden. Das Innenrohr ragt über das Außenrohr nach oben hinaus. Die ringförmige Distanz zwischen Innenrohr und Außenrohr ist mit einem Distanzstück in Form eines Kreisrings, vorzugsweise in Form eines konischen Kreisrings, druckdicht verschlossen. Durch das Innenrohr, das an seinem oberen Ende mit einem Deckelaufsatz verschlossen ist, ist die Vergasungsstoff- Zufuhrleitung 12 durchgeführt. Bevorzugt am Dom 20 befindet sich auch die Schutzgas- Zufuhrleitung 11. The carburetor cover flange has a tower-shaped cover attachment in the form of the dome 20, which consists of interconnected, usually concentrically arranged tubes and that an outer tube and an upper closed inner tube. The outer tube is connected pressure-tight at the bottom with the cover flange and at the top with the inner tube. The inner tube protrudes upwards beyond the outer tube. The annular distance between the inner tube and the outer tube is sealed pressure-tight with a spacer in the form of a circular ring, preferably in the form of a conical annulus. Through the inner tube, which is closed at its upper end with a lid attachment, the gasification material supply line 12 is performed. Preferably, the dome 20 is also the protective gas supply line 11th
Mit der vorliegenden Brennervorrichtung wird es möglich, die Zuführung des Sauerstoffs oder der sauerstoffhaltigen Vergasungsmittel, der gasförmigen Vergasungsstoffe und der endotherm reagierenden Vergasungsmittel über den gesamten Querschnitt des Vergaserinnenraums 9 so zu verteilen, dass sich eine überwiegende Kolbenströmung im Vergaserinnenraum 9 einstellt. Die spezifische thermische Leistung der Vergaser kann damit erhöht werden. Der Vergaserquerschnitt wird vollständig ausgenutzt. Die Brenner 8 können so angeordnet sein, dass sich die Brennerflammen an deren unteren Enden sogar gegenseitig überlagern. Die Brennervorrichtung ist bevorzugt für Vergaser bis 100 bar Vergaserdruck einzusetzen, um die Raumausbeute der Vergaser weiter zu erhöhen. Bezugszeichenliste With the present burner device, it becomes possible to distribute the supply of the oxygen or the oxygen-containing gasification agent, the gaseous gasification substances and the endothermic gasifying agent over the entire cross section of the carburetor interior 9 so that a predominant piston flow in the carburetor interior 9 is established. The specific thermal power of the carburetor can thus be increased. The carburetor cross section is fully utilized. The burners 8 can be arranged so that the burner flames overlap one another at their lower ends. The burner device is preferably used for carburetor to 100 bar carburetor pressure to further increase the space yield of the carburetor. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 1 Deckel 1 1 lid
2 Schutzgasraum  2 inert gas space
3 Vergasungsstoff-Verteilerraum  3 gasification distribution room
4 erste Isolation  4 first isolation
5 zweite Isolation  5 second isolation
6 dritte Isolation  6 third isolation
7 Kühlereinrichtung  7 cooler device
8 Brenner  8 burners
9 Vergaserinnenraum  9 carburetor interior
10 Zufuhrleitung für Sauerstoff oder sauerstoffhaltige Vergasungsmittel 10 supply line for oxygen or oxygen-containing gasification agent
1 1 Schutzgas-Zufuhrleitung 1 1 inert gas supply line
12 Vergasungsstoff-Zufuhrleitung  12 gasification feed line
13 Kühlmittelzufuhrleitung  13 coolant supply line
14 Kühlmittelabfuhrleitung  14 coolant discharge line
15 Verteiler  15 distributors
16 Trennwand  16 partition
17 Düsenrohr  17 nozzle tube
18 Schutzgas-Düsenrohr  18 shield gas nozzle tube
19 Vergasungsstoff-Düsenrohr  19 gasification nozzle tube
20 Dom  20 Dom
21 Durchführung  21 implementation

Claims

Patentansprüche claims
1 . Brennervorrichtung für die Partialoxidation von gasförmigen Vergasungsstoffen mit 1 . Burner device for the partial oxidation of gaseous gasification materials with
a) einer ersten den Vergaserinnenraum (9) überdeckenden Isolation (4),  a) a first insulation (4) covering the carburetor interior (9),
b) einer Kühleinrichtung (7) mit jeweils einer Kühlmittelzufuhrleitung (13) und Kühlmittelabfuhrleitung (14),  b) a cooling device (7) each having a coolant supply line (13) and a coolant discharge line (14),
c) einer zweiten Isolation (5),  c) a second insulation (5),
d) einem eine Vergasungsstoff-Zufuhrleitung (12) aufweisenden Vergasungsstoff- Verteilerraum (3),  d) a gasification substance distributor space (3) having a gasification material supply line (12),
e) einem Schutzgasraum (2) mit einer Schutzgas-Zufuhrleitung (11 ), wobei sich eine Trennwand (16) zwischen dem Schutzgasraum (2) und dem Vergasungsstoff- Verteilerraum (3) befindet,  e) a protective gas space (2) with an inert gas supply line (11), wherein a dividing wall (16) is located between the inert gas space (2) and the gasification substance distribution space (3),
f) einem den Schutzgasraum (2) abdeckenden Deckel (1 ) mit wenigstens einem Verteiler (15) für Sauerstoff oder sauerstoffhaltiges Vergasungsmittel in Verbindung mit einer Zufuhrleitung (10) auf dem Schutzgasraum (2), wobei die erste Isolation (4), die Kühleinrichtung (7), der Vergasungsstoff-Verteilerraum (3), die Trennwand (16), der Schutzgasraum (2) und der Deckel (1 ) nacheinander in Richtung vom Vergaserinnenraum (9) weg angeordnet sind,  f) a protective gas space (2) covering the lid (1) with at least one distributor (15) for oxygen or oxygen-containing gasification agent in conjunction with a supply line (10) on the inert gas chamber (2), wherein the first insulation (4), the cooling device (7), the gasification material distribution chamber (3), the partition wall (16), the inert gas chamber (2) and the cover (1) successively in the direction of the carburetor interior (9) are arranged away,
g) Brennern (8), wobei für einen Brenner (8)  g) burners (8), wherein for a burner (8)
- ein Düsenrohr (17) in Verbindung mit dem Verteiler (15) für den Sauerstoff oder das sauerstoffhaltige Vergasungsmittel und dem Vergaserinnenraum (9) beabstandet in einem mit dem Schutzgasraum (2) verbundenen Schutzgas- Düsenrohr (18) für Schutzgas des Schutzgasraumes (2) angeordnet ist, so dass das Schutzgas-Düsenrohr (18) den Schutzgasraum (2) und den Vergaserinnenraum (9) als Ausgang des Schutzgasraumes (2) verbindet, - A nozzle tube (17) in connection with the manifold (15) for the oxygen or the oxygen-containing gasification agent and the carburetor interior (9) spaced in a with the inert gas chamber (2) connected protective gas nozzle tube (18) for inert gas of the inert gas chamber (2) is arranged so that the shielding gas nozzle tube (18) connects the inert gas chamber (2) and the carburetor interior (9) as the output of the inert gas chamber (2),
- sich weiterhin das Schutzgas-Düsenrohr (18) beabstandet in einem Vergasungsstoff-Düsenrohr (19) in Verbindung sowohl des Vergasungsstoff- Verteilerraumes (3) als auch dem Vergaserinnenraum (9) befindet und damit- Furthermore, the inert gas nozzle tube (18) spaced in a gasification material nozzle tube (19) in conjunction both the gasification material distributor chamber (3) and the carburetor interior (9) and thus
- das Düsenrohr (17), das Schutzgas-Düsenrohr (18) und das Vergasungsstoff- Düsenrohr (19) ein Brenner (8) mit Schutzgas als Schleiergas zwischen Vergasungsstoff und entweder Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Vergasungsmittel am Austritt des Brenners (8) ist, und - The nozzle tube (17), the protective gas nozzle tube (18) and the Vergasungsstoff- nozzle tube (19) is a burner (8) with inert gas as a Schleiergas between gasification substance and either oxygen or oxygen-containing gasification agent at the outlet of the burner (8), and
h) einer dritten Isolation (6) als eine die Kühleinrichtung (7), den Vergasungsstoff- Verteilerraum (3) und den Schutzgasraum (2) umgebende Isolation (6).  h) a third insulation (6) as an insulation (6) surrounding the cooling device (7), the gasification material distribution chamber (3) and the protective gas space (2).
2. Brennervorrichtung nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenrohre (17) durch den Deckel (1 ) fixierte Düsenrohre (17), die Schutzgas- Düsenrohre (18) durch die Trennwand (16) fixierte Schutzgas-Düsenrohre (18) und die Vergasungsstoff-Düsenrohre (19) durch die zweite Isolation (5) und/oder die Kühleinrichtung (7) und/oder die erste Isolation (4) fixierte Vergasungsstoff-Düsenrohre (19) sind. 2. burner device according to claim 1, characterized in that the nozzle tubes (17) through the cover (1) fixed nozzle tubes (17), the protective gas Nozzle tubes (18) through the partition wall (16) fixed inert gas nozzle tubes (18) and the gasification material nozzle tubes (19) through the second insulation (5) and / or the cooling device (7) and / or the first insulation (4) fixed Gasification nozzle pipes (19) are.
3. Brennervorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Endenbereiche der Düsenrohre (17) mit dem Deckel (1 ) und die ersten Endenbereiche der Schutzgas-Düsenrohre (18) mit der Trennwand (16) verbunden sind, so dass die weiteren Bereiche sowohl der Düsenrohre (17) als auch der Schutzgas-Düsenrohre (18) entsprechend der Temperaturen sich vertikal ausdehnen und sich zusammenziehen können. 3. burner device according to claim 2, characterized in that the first end portions of the nozzle tubes (17) with the cover (1) and the first end portions of the protective gas nozzle tubes (18) are connected to the partition (16), so that the other areas both the nozzle tubes (17) and the protective gas nozzle tubes (18) can expand and contract vertically in accordance with the temperatures.
4. Brennervorrichtung nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergasungsstoff-Düsenrohr (19) das Außenrohr, der untere Teil des Schutzgas- Düsenrohres (18) das mittlere Rohr und das Düsenrohr (17) für den Sauerstoff oder das sauerstoffhaltige Vergasungsmittel das zentrale Rohr für den Brenner (8) sind, wobei eine äußere Ringspalt-Austrittsdüse als unterer Abschluss des Vergasungsstoff- Düsenrohres (19), die mittlere Ringspalt-Austrittsdüse als unterer Abschluss des Schutzgas-Düsenrohres (18) und die zentrale Austrittsdüse als unterer Abschluss des Düsenrohres (17) für den Sauerstoff oder das sauerstoffhaltige Vergasungsmittel den Brennermund des Brenners (8) darstellen. 4. burner device according to claim 1 and 2, characterized in that the gasification material nozzle tube (19) the outer tube, the lower part of the protective gas nozzle tube (18), the middle tube and the nozzle tube (17) for the oxygen or the oxygen-containing gasification agent central tube for the burner (8), wherein an outer annular gap outlet nozzle as the lower end of the Vergasungsstoff- nozzle tube (19), the middle annular gap outlet nozzle as the lower end of the shielding gas nozzle tube (18) and the central outlet nozzle as the lower end of the Nozzle tube (17) for the oxygen or the oxygen-containing gasification agent constitute the burner mouth of the burner (8).
5. Brennervorrichtung nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgas-Düsenrohre (18) den Vergasungsstoff-Verteilerraum (3) und die Düsenrohre (17) für den Sauerstoff oder das sauerstoffhaltige Vergasungsmittel den Schutzgasraum (2) und jeweils ein Schutzgas-Düsenrohr (18) durchdringen und dass das Schutzgas im Schutzgasraum (2) einen Überdruck gegenüber dem Vergasungsstoff und entweder dem Sauerstoff oder dem sauerstoffhaltigen Vergasungsmittel aufweist. 5. burner device according to claim 1, characterized in that the protective gas nozzle tubes (18) the gasification material distributor chamber (3) and the nozzle tubes (17) for the oxygen or the oxygen-containing gasification agent the inert gas chamber (2) and in each case a protective gas nozzle tube ( 18) and that the protective gas in the protective gas space (2) has an overpressure relative to the gasification substance and either the oxygen or the oxygen-containing gasification agent.
6. Brennervorrichtung nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (7) entweder Kühlkanäle oder Kühlkanäle an einer Kühlplatte jeweils für ein Kühlmittel sind und dass die Kühlkanäle mit in der dritten Isolation (6) angeordneten Leitungen als Bereiche der Kühlmittelzufuhrleitung (13) und der Kühlmittelabfuhrleitung (14) verbunden sind. 6. burner device according to claim 1, characterized in that the cooling device (7) are either cooling channels or cooling channels on a cooling plate each for a coolant and that the cooling channels arranged in the third insulation (6) lines as portions of the coolant supply line (13) and the coolant discharge line (14) are connected.
7. Brennervorrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Kühlkanäle ringförmig die Vergasungsstoff-Düsenrohre (19) wenigstens bereichsweise umgebende Kühlkanäle sind. 7. Burner device according to claim 6, characterized in that cooling channels are annular, the gasification material nozzle tubes (19) at least partially surrounding cooling channels.
8. Brennervorrichtung nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste8. burner device according to claim 1, characterized in that the first
Isolation (4) eine Isolation aus einer Keramik mit einer in Richtung desIsolation (4) an insulation made of a ceramic with one in the direction of
Vergaserinnenraumes (9) weisenden Verschleißschicht zum Schutz vor Abrasionswirkungen der heißen Gase ist. Carburetor interior (9) facing wear layer to protect against abrasion effects of hot gases.
9. Brennervorrichtung nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Isolation (4) mindestens ein plattenförmiger Körper und die dritte Isolation (6) ein rohrförmiger Körper sind oder dass die erste Isolation (4) und die dritte Isolation (6) ein topfformiger Körper sind und dass die erste Isolation (4) und die dritte Isolation (6) der Brennervorrichtung mit der den Vergaserinnenraum (9) umhüllenden Vergaser- Ausmauerung hin formschlüssig und über keramische Dichtungen so verbunden sind, dass praktisch keine Gase aus dem Vergaserinnenraum (9) aufwärts in Richtung Deckel (1 ) strömen können. 9. Burner device according to claim 1, characterized in that the first insulation (4) at least one plate-shaped body and the third insulation (6) are a tubular body or that the first insulation (4) and the third insulation (6) is a pot-shaped body are and that the first insulation (4) and the third insulation (6) of the burner device with the carburetor interior (9) enclosing carburetor lining are positively connected and via ceramic seals so that virtually no gases from the carburetor interior (9) upwards in the direction of the lid (1) can flow.
10. Brennervorrichtung nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Brennervorrichtung ein den Schutzgasraum (2), die Trennwand (16), den Vergasungsstoff-Verteilerraum (3), die zweite Isolation (5) und die erste Isolation (4) durchdringendes Rohr ais Durchführung (21 ) für wenigstens einen Zündbrenner aufweist. 10. Burner device according to claim 1, characterized in that the burner device a protective gas space (2), the partition wall (16), the gasification material distribution chamber (3), the second insulation (5) and the first insulation (4) penetrating tube ais Implementation (21) for at least one pilot burner.
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