WO2016192833A1 - Prozessbrenner und verfahren zum betreiben eines reaktors mit einem prozessbrenner - Google Patents

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WO2016192833A1
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burner
reactor
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Hanno Tautz
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Linde Aktiengesellschaft
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    • F23D14/22—Non-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
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Definitions

  • the invention relates to a process burner for heating the reaction space of a reactor, having at least one first and one second main supply duct and at least two ends within the first main supply duct
  • the invention relates to a method for heating the reaction space of a reactor with a process burner according to the invention.
  • Process burners and processes of the generic type are used, for example, for the large-scale production of synthesis gases by partial oxidation or autothermal reforming. This will be a preheated
  • both a POX and an ATR reactor are comprised of a refractory lined, substantially cylindrical reactor vessel vertical axis, which tapers upwards. At the highest point of the reactor, a vertically downwardly firing process burner is arranged. The maximum operating temperature is limited by the heat resistance of the refractory lining of the reactor and - in the case of the ATR reactor - by that of the catalyst used.
  • a cold POX or ATR reactor must be brought to operating temperature very slowly and at a given time / temperature ramp at atmospheric pressure.
  • a preheating burner is installed according to the prior art, which fires into the reaction chamber and increases its temperature to at least 1000 ° C. Subsequently, the preheat burner off and - if for the
  • Vortexbrenner no separate connection piece was used - the process burner installed, with the normal operation can be started, with fuel gas is first ignited at atmospheric pressure with pure oxygen on the hot wall of the reaction chamber.
  • ATR reactors can be damaged in the ignition of the process burner, because the activity of the catalyst used is reduced by the inevitably formed soot and the oxygen present in the flue gas. Since the gas quantities can not be reduced in proportion to the pressure prevailing in the reaction space, can in the
  • Reaction space temperatures is damaged, but must during the normal operation of a cooling external power such.
  • B. steam are passed through the preheat burner.
  • the integrated in the process burner preheat burner can lead to an asymmetrical flame pattern and / or adverse flame oscillations.
  • Object of the present invention is therefore to provide a process burner of the type described above and a method for heating the reaction space of a reactor with this process burner, through which the disadvantages of the prior art are overcome.
  • the stated object is achieved on the part of the process burner according to the invention in that it comprises a gas-permeable flow resistance element, which is arranged at the reaction chamber end of the first main supply channel and extends over the flow cross-section.
  • the secondary supply channels are dimensioned so that fuel gas and
  • Oxidizing agent can be supplied in a sufficient amount for preheating the reactor and reacted in a stable flame.
  • the distance between the reaction chamber side end of the sub-feed channels and the gas-permeable flow resistance element is so large that a complete burn-out of the supplied gases is ensured within the first main supply channel and direct contact of the flame and flow resistance element is avoided.
  • the distance is at least twice a characteristic length of the cross section of the first main supply channel. The characteristic length is
  • the flow resistance element during normal operation causes a homogenization of the flow conditions over the entire
  • the flow resistance element preferably consists of a thermally insulating material which is stable under the conditions of burner operation or at least has a coating of such a material on the reaction chamber side.
  • the thermally insulating material is, for example, spherical corundum, zirconium dioxide or silicon dioxide.
  • Coating can be used in particular steel.
  • the process burner according to the invention has an ignition device, via which through the secondary supply channels in the first
  • Main supply channel introduced gases can be ignited by an electrical discharge or via a laser pulse. Particularly preferred is the
  • Ignition device immediately downstream of the end of the sub-supply channels and disposed within the first main supply channel. This allows the
  • Ignition also remain in place during normal operation in their place, as they just like the sub-supply channels protected from excessive heat and only the moderate temperatures of the first main supply channel
  • At least the first is expediently
  • Main supply channel bounded by a wall which consists of a thermally insulating and stable under the conditions of the burner operation material or which is coated with such a material.
  • the thermally insulating material is, for example, spherical corundum, zirconium dioxide or silicon dioxide.
  • the sub-feed channels are preferably formed by coaxially arranged tubes with different diameters, wherein all tubes a
  • Feed channels is known from the prior art for so-called coaxial burners.
  • the process burner according to the invention can also be designed as a coaxial burner whose main supply channels are formed by concentric tubes.
  • the process burner is one
  • a surface burner preferably comprises a plate of a thermal
  • Main supply ducts deliver feasible gases over a variety of in the plate
  • the sub-supply channels terminate within the first main supply channel, so that in normal operation by the thermally insulating plate of the heat radiation from the reaction space largely be shielded.
  • the hot gas produced during the combustion of the gases introduced via the secondary supply ducts may become hot
  • the invention relates to a method for operating a reactor, in the reaction space during normal operation, a fuel gas and an oxidizing agent via at least a first and a second main supply channel of a
  • Process burner introduced separately and reacted at temperatures of more than 750 ° C, wherein for preheating the reactor, a fuel gas and an oxidant via at least two secondary supply channels separately introduced into the first main supply channel and ignited there.
  • the stated object is procedurally achieved according to the invention in that guided through the first main supply channel gas via an am
  • Gas-permeable flow resistance element is introduced into the reaction chamber arranged reaction chamber-side end of the first main supply channel. In order to avoid direct flame contact with the flow resistance element, the via the sub-feed channels in the first
  • Main supply channel introduced gases preferably with a distance to
  • Flow resistance element ignited which corresponds to at least twice a characteristic length of the first main supply channel.
  • an ignition device is advantageously used, on the immediate
  • a flame can be generated whose thermal power is low enough to preheat the reactor according to a predetermined time / temperature ramp.
  • the cooling medium may be, for example, air or nitrogen or water vapor.
  • FIG. 1 shows a reactor with a surface burner
  • the surface burner F which fires vertically downward into the reaction space M is arranged, which serves as a process burner in normal operation, and via which a fuel gas 1 and an oxidizing agent 2 can be introduced into the reaction space M.
  • the process burner F comprises a
  • Main supply channels G and B from the reaction space M separates.
  • the fuel gas 1, which is, for example, natural gas, can via the first
  • Main feed channel G are distributed to the fuel gas channels K of the plate P, via which it enters the reaction space M.
  • the oxidizing agent 2 is via the second main supply channel B, via the distribution line O with the
  • Oxidant channels L of the plate P is connected, also in the reaction space M feasible.
  • the preheating burner V is installed, the burner tubes R1 and R2 are arranged coaxially and form the two ending at the same level in the main feed channel G auxiliary supply channels N1 and N2.
  • a fuel gas 3 is supplied via the auxiliary supply passage N1
  • an oxidizing agent 4 is supplied via the auxiliary supply passage N2, which in the first
  • Main supply duct G mix where they are ignited.
  • the resulting hot flue gas flows via the fuel gas channels K into the reaction space M in order to heat it.
  • the preheating burner V can remain in place during normal operation of the reactor R.
  • Main supply channels G and B are protected from the heat of the flame generated by the preheat burner V, they are with a thermally stable insulating material T, which is about spherical corundum, zirconia or silica, clad.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Prozessbrenner (F) sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Reaktors (R) mit einem Prozessbrenner (F), der wenigstens einen ersten (G) und einen zweiten Hauptzuführungskanal (B) sowie zumindest zwei innerhalb des ersten Hauptzuführungskanals (G) endende Nebenzuführungskanäle (N1, N2) aufweist, wobei sowohl über die Haupt- (G, B) als auch die Nebenzuführungskanäle (N1, N2) ein Brenngas (1, 3) und ein Oxidationsmittels (2, 4) jeweils getrennt voneinander geführt werden können. Kennzeichnend hierbei ist, dass der Prozessbrenner (F) ein gasdurchlässiges Strömungswiderstandselement (P) aufweist, das am reaktionsraumseitigen Ende des ersten Hauptzuführungskanals (G) angeordnet ist und sich über dessen Strömungsquerschnitt erstreckt.

Description

Beschreibung
Prozessbrenner und Verfahren zum Betreiben eines Reaktors mit einem
Prozessbrenner
Die Erfindung betrifft einen Prozessbrenner zur Beheizung des Reaktionsraums eines Reaktors, mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Hauptzuführungskanal und zumindest zwei innerhalb des ersten Hauptzuführungskanals endenden
Nebenzuführungskanälen, wobei sowohl über die Haupt- als auch die
Nebenzuführungskanäle ein Brenngas und ein Oxidationsmittels jeweils getrennt voneinander geführt werden können.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Beheizung des Reaktionsraums eines Reaktors mit einem erfindungsgemäßen Prozessbrenner.
Prozessbrenner und Verfahren der gattungsgemäßen Art werden beispielsweise zur großtechnischen Herstellung von Synthesegasen durch Partielle Oxidation oder Autothermalreformierung eingesetzt. Dabei werden ein vorgewärmter
kohlenwasserstoffhaltiger Brennstoff sowie ein Sauerstoff enthaltendes
Oxidationsmittel über den Prozessbrenner in den Reaktionsraum eines POX- bzw. ATR-Reaktors eingeleitet, um anschließend bei Temperaturen zwischen 900 und 1 600°C und Drücken bis zu 150 bar durch partielle Oxidation, Reformierung und
Wassergas-Shift zu Wasserstoff und Kohlenmonoxid umgesetzt zu werden. Die hierfür erforderliche Wärme wird im Reaktionsraum des Reaktors durch Oxidationsreaktionen erzeugt, wozu Sauerstoff in einer Menge zugeführt wird, die für eine vollständige Umsetzung der Kohlenwasserstoffe nicht ausreichend ist. Wird beispielsweise Methan als Brennstoff verwendet, laufen die folgenden Oxidationsreaktionen ab:
CH4 + 202 = COz + 2H20
2CH4 + 02 => 2CO + 4H2
Gewöhnlich besteht sowohl ein POX- als auch ein ATR-Reaktor aus einem mit einer feuerfesten Isolierung ausgekleideten, im Wesentlichen zylindrischen Reaktorgefäß mit senkrechter Achse, das sich nach oben verjüngt. Am höchsten Punkt des Reaktors ist ein senkrecht nach unten feuernder Prozessbrenner angeordnet. Die maximale Betriebstemperatur wird durch die Hitzebeständigkeit der feuerfesten Auskleidung des Reaktors und - im Falie des ATR-Reaktors - durch die des eingesetzten Katalysators begrenzt.
Damit insbesondere seine feuerfeste Auskleidung nicht beschädigt wird, muss ein kalter POX- oder ATR-Reaktor bei Atmosphärendruck sehr langsam und gemäß einer vorgegebenen Zeit/Temperatur-Rampe auf Betriebstemperatur gebracht werden. Weil aber der Prozessbrenner nicht mit der hierzu erforderlichen geringen Leistung betrieben werden kann, wird nach dem Stand der Technik ein Vorheizbrenner installiert, der in den Reaktionsraum feuert und dessen Temperatur bis auf wenigstens 1000°C erhöht. Anschließend wird der Vorheizbrenner aus- und - falls für den
Vorheizbrenner kein eigener Anschlussstutzen verwendet wurde - der Prozessbrenner eingebaut, mit dem der Normalbetrieb gestartet werden kann, wobei Brenngas zunächst bei Atmosphärendruck mit reinem Sauerstoff an der heißen Wand des Reaktionsraums gezündet wird. Insbesondere ATR-Reaktoren können bei der Zündung des Prozessbrenners Schaden nehmen, weil die Aktivität des eingesetzten Katalysators durch den unvermeidlich gebildeten Ruß sowie den im Rauchgas vorliegenden Sauerstoff vermindert wird. Da die Gasmengen nicht proportional zu dem im Reaktionsraum herrschenden Druck reduziert werden können, kann in der
Zündphase eine verhältnismäßig lange Flamme auftreten, die u. U. zu einem
Anschmelzen des Katalysators und der feuerfesten Auskleidung führt. Um zu verhindern, dass bei einem erforderlichen Ausbau des Vorheizbrenners heiße Gase über den geöffneten Anschlussstutzen ausströmen und das für diese Tätigkeit eingesetzte Montagepersonal gefährden, muss im Reaktionsraum des Reaktors ein Unterdruck erzeugt werden, durch den jedoch kalte Luft in den Reaktor gesaugt wird und diesen abkühlt. Damit trotz der Abkühlung eine sichere Zündung an der Wand des Reaktionsraums gewährleisten werden kann, ist es notwendig, den Reaktor mit Hilfe des Vorheizbrenners höher vorzuheizen, als dies allein für einen sicheren Start des Prozessbrenners erforderlich ist. Der Brennerwechsel ist mit einem erheblichen Arbeitsaufwand verbunden und beeinträchtigt die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens insbesondere durch den verzögerten Beginn der Synthesegasproduktion. Bekannt ist auch, den Vorheizbrenner nach Beendigung des Vorheizens im Reaktor zu belassen. Dabei kann der Vorheizbrenner in den Prozessbrenner integriert sein, wobei er reaktionsraumseitig mit dem Prozessbrenner abschließt oder wie in den
Veröffentlichungen US2011265379A1 , DE69719688T2, DE20201013005758U1 , DE69822635T2, DE102008033096A1 und US6276611 B1 gegenüber diesem zurückversetzt ist. Dadurch ist zwar ein direkter Übergang von Vorheiz- auf
Normalbetrieb möglich. Um zu verhindern, dass er durch die hohen
Reaktionsraumtemperaturen geschädigt wird, muss aber während des gesamten Normalbetriebes ein kühlender Fremdstrom wie z. B. Dampf durch den Vorheizbrenner geführt werden. Außerdem kann der im Prozessbrenner integrierte Vorheizbrenner zu einem unsymmetrischen Flammenbild und/oder nachteiligen Flammenschwingungen führen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Prozessbrenner der eingangs beschriebenen Art sowie ein Verfahren zur Beheizung des Reaktionsraums eines Reaktors mit diesem Prozessbrenner anzugeben, durch die die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden.
Die gestellte Aufgabe wird seitens des Prozessbrenners erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass er ein gasdurchlässiges Strömungswiderstandselement aufweist, das am reaktionsraumseitigen Ende des ersten Hauptzuführungskanals angeordnet ist und sich über dessen Strömungsquerschnitt erstreckt.
Die Nebenzuführungskanäle sind so dimensioniert, dass Brenngas und
Oxidationsmittel in einer für das Vorheizen des Reaktors genügend kleinen Menge zugeführt und in einer stabilen Flamme umgesetzt werden können.
Zweckmäßigerweise ist der Abstand zwischen dem reaktionsraumseitigen Ende der Nebenzuführungskanäle und dem gasdurchlässigen Strömungswiderstandselement so groß, dass ein vollständiger Ausbrand der zugeführten Gase innerhalb des ersten Hauptzuführungskanal gewährleistet ist und ein direkter Kontakt von Flamme und Strömungswiderstandselement vermieden wird. Bevorzugt beträgt der Abstand mindestens das Zweifache einer charakteristischen Länge des Querschnitts des ersten Hauptzuführungskanals. Bei der charakteristischen Länge handelt es sich
beispielsweise um den Durchmesser, wenn der Querschnitt kreisförmig ist, oder, im Falle eines ringförmigen Querschnitts, um dessen Breite.
Durch die erfindungsgemäße Konfiguration werden insbesondere die Endbereiche der Nebenzuführungskanäle im Normalbetrieb des Prozessbrenners über das durch den ersten Hauptzuführungskanal strömende Gas gekühlt und durch das
Strömungswiderstandselement vor der Strahlungswärme aus dem Reaktionsraum geschützt. Hierdurch ist es möglich, die zur Vorheizung genutzten
Nebenzuführungskanäle auch während des Normalbetriebs im Reaktor zu belassen, ohne dass sie über eine eigene Einrichtung gekühlt werden müssen.
Außerdem bewirkt das Strömungswiderstandselement während des Normalbetriebs eine Vergleichmäßigung der Strömungsverhältnisse über den gesamten
Strömungsquerschnitt des ersten Hauptzuführungskanals, so dass die Auswirkungen der Nebenzuführungskanäle auf das Flammenbild des Prozessbrenners effektiv unterdrückt werden. Vorzugsweise besteht das Strömungswiderstandselement aus einem thermisch isolierenden und unter den Bedingungen des Brennerbetriebs beständigen Material oder weist zumindest reaktionsraumseitig eine Beschichtung aus einem derartigen Material auf. Bei dem thermisch isolierenden Material handelt es sich beispielsweise um Kugelkorund, Zirkondioxid oder Siliziumdioxid. Als Trägermaterial für die
Beschichtung kann insbesondere Stahl verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der erfindungsgemäße Prozessbrenner eine Zündeinrichtung auf, über die durch die Nebenzuführungskanäle in den ersten
Hauptzuführungskanal eingeleitete Gase durch eine elektrische Entladung oder über einen Laserpuls gezündet werden können. Besonders bevorzugt ist die
Zündeinrichtung unmittelbar stromabwärts des Endes der Nebenzuführungskanäle und innerhalb des ersten Hauptzuführungskanals angeordnet. Dadurch kann die
Zündeinrichtung auch im Normalbetrieb an ihrem Platz verbleiben, da sie genauso wie die Nebenzuführungskanäle vor übermäßiger Hitzeeinwirkung geschützt und lediglich den moderaten Temperaturen des durch den ersten Hauptzuführungskanal
strömenden Gases, die in der Praxis 600°C nicht überschreiten, ausgesetzt ist.
Um eine Schädigung der Hauptzuführungskanäle des Prozessbrenners während des Vorheizens zu vermeiden, ist zweckmäßigerweise zumindest der erste
Hauptzuführungskanal von einer Wand begrenzt, die aus einem thermisch isolierenden und unter den Bedingungen des Brennerbetriebs beständigen Material besteht oder die mit einem derartigen Material beschichtet ist. Bei dem thermisch isolierenden Material handelt es sich beispielsweise um Kugelkorund, Zirkondioxid oder Siliziumdioxid.
Die Nebenzuführungskanäle werden vorzugsweise durch koaxial angeordnete Rohre mit unterschiedlichen Durchmessern gebildet, wobei sämtliche Rohre einen
kreisförmigen Querschnitt aufweisen, so dass sich ein zentraler Nebenzuführungskanal mit kreisförmigem und wenigstens ein weiterer Nebenzuführungskanal mit einem ringkreisförmigen Querschnitt ergeben. Eine derartige Konfiguration der
Zuführungskanäle ist aus dem Stand der Technik für sog. Koaxialbrenner bekannt.
Der erfindungsgemäße Prozessbrenner kann ebenfalls als Koaxialbrenner ausgeführt sein, dessen Hauptzuführungskanäle durch konzentrische Rohre gebildet sind.
Bevorzugt handelt es sich jedoch bei dem Prozessbrenner um einen als
Flächenbrenner bezeichneten Brenner wie er in einer beim Deutschen Patent- und Markenamt unter dem Aktenzeichen 102014018376.9 eingereichten Patentanmeldung beschrieben ist, deren Inhalt mit ihrer Zitierung vollständig in den vorliegenden Text aufgenommen wird.
Ein Flächenbrenner umfasst vorzugsweise eine Platte aus einem thermisch
isolierenden und unter den Bedingungen des Brennerbetriebs beständigen Material, die, am reaktionsraumseitigen Brennerende angeordnet, den Brennerquerschnitt vollständig ausfüllt und die beiden Hauptzuführungskanäle vom Reaktionsraum des Reaktors trennt. Während des Normalbetriebs treten die über die
Hauptzuführungskanäle führbaren Gase über eine Vielzahl von in der Platte
angeordneten und weitgehend gleichmäßig über den Brennerquerschnitt verteilten Kanälen in den Reaktionsraum ein. Die Nebenzuführungskanäle enden innerhalb des ersten Hauptzuführungskanals, so dass sie im Normalbetrieb durch die thermisch isolierende Platte von der Wärmestrahlung aus dem Reaktionsraum weitgehend abgeschirmt werden. Während des Vorheizbetriebes kann das bei der Verbrennung der über die Nebenzuführungskanäle eingebrachten Gase entstehende heiße
Rauchgas über die Kanäle in der thermisch isolierenden Platte weiter in den
Reaktionsraum strömen und diesen vorheizen.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Reaktors, in dessen Reaktionsraum während des Normalbetriebs ein Brenngas und ein Oxydationsmittel über wenigstens einen ersten und einen zweiten Hauptzuführungskanal eines
Prozessbrenners getrennt voneinander eingeleitet und bei Temperaturen von mehr als 750°C umgesetzt werden, wobei zum Vorheizen des Reaktors ein Brenngas und ein Oxidationsmittel über zumindest zwei Nebenzuführungskanäle getrennt in den ersten Hauptzuführungskanal eingeleitet und dort gezündet werden.
Die gestellte Aufgabe wird verfahrensseitig erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass durch den ersten Hauptzuführungskanal geführtes Gas über ein am
reaktionsraumseitigen Ende des ersten Hauptzuführungskanals angeordnetes gasdurchlässiges Strömungswiderstandselement in den Reaktionsraum eingeleitet wird. Um einen direkten Flammenkontakt mit dem Strömungswiderstandselement zu vermeiden, werden die über die Nebenzuführungskanäle in den ersten
Hauptzuführungskanal eingeleiteten Gase bevorzugt mit einem Abstand zum
Strömungswiderstandselement gezündet, der wenigstens dem Zweifachen einer charakteristischen Länge des ersten Hauptzuführungskanals entspricht. Hierzu wird zweckmäßigerweise eine Zündeinrichtung verwendet, über die unmittelbar
stromabwärts der Nebenzuführungskanäle ein Flamme erzeugt werden kann, deren thermische Leistung gering genug ist, um den Reaktor gemäß einer vorgegebenen Zeit/Temperatur-Rampe vorzuheizen. Um während des Vorheizbetriebes die Überhitzung von Teilen des Prozessbrenners zu verhindern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, zumindest den ersten
Hauptzuführungskanal mit einem Kühlmedium zu spülen, sofern er nicht ohnehin von Brenngas oder Oxidationsmittel durchströmt wird. Bei dem Kühlmedium kann es sich beispielsweise um Luft oder Stickstoff oder Wasserdampf handeln. Nach Abschluss des Vorheizbetriebes werden die Nebenzuführungskanäle nicht aus dem Reaktor entfernt. Vielmehr verbleiben sie auch während des Normalbetriebs an Ort und Stelle. Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Figur 1 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Die Figur 1 zeigt einen Reaktor mit einem als Flächenbrenner ausgeführten
Prozessbrenner gemäß einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung.
Am oberen Ende des Reaktors R, bei dem es sich etwa um einen POX- oder einen ATR-Reaktor handelt, ist der senkrecht nach unten in den Reaktionsraum M feuernde Flächenbrenner F angeordnet, der im Normalbetrieb als Prozessbrenner dient, und über den ein Brenngas 1 sowie ein Oxidationsmittel 2 in den Reaktionsraum M eingeleitet werden können. Der Prozessbrenner F umfasst eine als
Strömungswiderstandselement wirkende Platte P aus einem thermisch isolierenden Material, die den gesamten Brennerquerschnitt ausfüllt und die beiden
Hauptzuführungskanäle G und B vom Reaktionsraum M abtrennt. Das Brenngas 1 , bei dem es sich beispielsweise um Erdgas handelt, kann über den ersten
Hauptzuführungskanal G auf die Brenngaskanäle K der Platte P verteilt werden, über die es in den Reaktionsraum M gelangt. Das Oxidationsmittel 2 ist über den zweiten Hauptzuführungskanal B, der über die Verteilerleitung O mit den
Oxidationsmittelkanälen L der Platte P verbunden ist, ebenfalls in den Reaktionsraum M führbar. Am Kopf des Prozessbrenners F ist der Vorheizbrenner V installiert, dessen Brennerrohre R1 und R2 koaxial angeordnet sind und die beiden auf gleicher Höhe im Hauptzuführungskanal G endenden Nebenzuführungskanäle N1 und N2 bilden. Im Vorheizbetrieb wird über den Nebenzuführungskanal N1 ein Brenngas 3 und über den Nebenzuführungskanal N2 ein Oxidationsmittel 4 zugeführt, die sich im ersten
Hauptzuführungskanal G vermischen, wo sie auch gezündet werden. Das entstehende heiße Rauchgas strömt über die Brenngaskanäle K in den Reaktionsraum M, um diesen aufzuheizen. Geschützt durch die thermisch isolierende Platte P und gekühlt durch das zuströmende Brenngas 1 kann der Vorheizbrenner V auch während des Normalbetriebs des Reaktors R an Ort und Stelle verbleiben. Um die
Hauptzuführungskanäle G und B vor der Hitze der über den Vorheizbrenner V erzeugten Flamme zu schützen, sind sie mit einem thermisch stabilen Isoliermaterial T, bei dem es sich etwa um Kugelkorund, Zirkondioxid oder Siliziumdioxid handelt, verkleidet.

Claims

Patentansprüche
1. Prozessbrenner (F) zur Beheizung des Reaktionsraums (M) eines Reaktors (R), mit wenigstens einem ersten (G) und einem zweiten Hauptzuführungskanal (B) und zumindest zwei innerhalb des ersten Hauptzuführungskanals (G) endenden Nebenzuführungskanälen (N1 , N2), wobei sowohl über die Haupt- (G, B) als auch die Nebenzuführungskanäle (N1 , N2) ein Brenngas (1 , 3) und ein
Oxidationsmittels (2, 4) jeweils getrennt voneinander geführt werden können, dadurch gekennzeichnet, dass er ein gasdurchlässiges
Strömungswiderstandselement (P) aufweist, das am reaktionsraumseitigen Ende des ersten Hauptzuführungskanals (G) angeordnet ist und sich über dessen Strömungsquerschnitt erstreckt.
2. Prozessbrenner (F) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Strömungswiderstandselement (P) aus einem thermisch isolierenden Material besteht oder zumindest reaktionsraumseitig eine Beschichtung aus einem thermisch isolierenden Material aufweist.
3. Prozessbrenner (F) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungswiderstandselement (P) als Lochplatte oder Gitter ausgeführt ist.
4. Prozessbrenner (F) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er als Flächenbrenner ausgeführt ist.
5. Prozessbrenner (F) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Zündeinrichtung zum Zünden der über die Nebenzuführungskanäle (N1 , N2) einleitbaren Gase (3, 4) innerhalb des ersten Hauptzuführungskanals (G) aufweist.
6. Prozessbrenner (F) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Zündeinrichtung eine elektrische Entladung oder ein Laserpuls erzeugt werden kann.
7. Prozessbrenner (F) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hauptzuführungskanal (G) von einer Wand begrenzt wird, die aus einem thermisch isolierenden Material (T) besteht oder die mit einem thermisch isolierende Material (T) beschichtet ist.
8. Verfahren zum Betreiben eines Reaktors (R), in dessen Reaktionsraum (M)
während des Normalbetriebs ein Brenngas (1) und ein Oxidationsmittel (2) über wenigstens einen ersten (G) und einen zweiten Hauptzuführungskanal (B) eines Prozessbrenners (F) getrennt voneinander eingeleitet und bei Temperaturen von mehr als 750°C umgesetzt werden, wobei zum Vorheizen des Reaktors (R) ein Brenngas (3) und ein Oxidationsmittel (4) über zumindest zwei
Nebenzuführungskanälen (N1 , N2) getrennt in den ersten Hauptzuführungskanal (G) eingeleitet und dort gezündet werden, dadurch gekennzeichnet, dass durch den ersten Hauptzuführungskanal (G) geführtes Gas über ein am
reaktionsraumseitigen Ende des ersten Hauptzuführungskanals (G) angeordnetes gasdurchlässiges Strömungswiderstandselement (P) in den Reaktionsraum (M) eingeleitet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der erste Hauptzuführungskanal (G) des Prozessbrenners (F) während des Vorheizens von einem Kühlmedium durchströmt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem
Kühlmedium um Luft oder Stickstoff oder Wasserdampf handelt.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenzuführungskanäle (N1 , N2) während des Normalbetriebs des Reaktors (R) im Prozessbrenner (F) belassen werden.
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