WO2018050678A1 - Verfahren zum betrieb eines brenners und brennvorrichtung - Google Patents

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WO2018050678A1
WO2018050678A1 PCT/EP2017/072981 EP2017072981W WO2018050678A1 WO 2018050678 A1 WO2018050678 A1 WO 2018050678A1 EP 2017072981 W EP2017072981 W EP 2017072981W WO 2018050678 A1 WO2018050678 A1 WO 2018050678A1
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burner
inner nozzle
nozzle
flame
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PCT/EP2017/072981
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Inventor
Johannes Wittmann
Christian Wittmann
Christian Schmidt
Volker Scharnagl
Christoph Jatzwauk
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Horn Glass Industries Ag
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Publication date
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/235—Heating the glass
    • C03B5/2356—Submerged heating, e.g. by using heat pipes, hot gas or submerged combustion burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23D—BURNERS
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • F23L7/002—Supplying water
    • F23L7/005—Evaporated water; Steam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03B2211/22—Submerged gas heating by direct combustion in the melt
    • C03B2211/23—Submerged gas heating by direct combustion in the melt using oxygen, i.e. pure oxygen or oxygen-enriched air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2203/00—Flame cooling methods otherwise than by staging or recirculation
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a burner for a
  • Glass melting tank wherein the burner for generating a diffusion flame, a fuel gas is supplied via at least one fuel gas supply, and a combustion device.
  • Glass melting tanks used. In the glass melting tank, raw materials that form a mixture are melted to form a molten glass melt, for which purpose usually several burners are used in order to produce corresponding molten masses
  • nitrogen oxides In the glass melting tank extremely high temperatures prevail, in particular temperatures of 1, 500 ° C or higher, so that there is a problem by increased formation of nitrogen oxides (NOx). From combustion processes in which temperatures greater than about 800 ° C occur, there is a risk that nitrogen oxides arise after the combustion air usually contains about 79 vol.% Nitrogen. Nitrogen and oxygen react about 90% to NO when fed with energy and about 10% to NO2. Since the exact percentage is unknown and dependent on various factors, the corresponding gases are commonly referred to as nitrogen oxides or NOx.
  • the amount of nitrogen oxides that can be produced in a glass melting tank depends on a variety of factors, such as the tub geometry, the type of fuel, the oxygen content of exhaust gas and exhaust air or the carbon monoxide content, the flame temperatures, the raw materials in the batch and like. Therefore, often between different types of
  • Nitrogen oxides distinguished according to the origin for example after fuel nitrogen oxides, thermal nitrogen oxides, prompt nitrogen oxides and the like.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a possibility for reducing the nitrogen oxide emissions in glass melting processes.
  • the fuel gas at least partially a component of the flame core temperature of the diffusion flame is added.
  • the invention is therefore based on the idea to realize a mixture of the fuel gas with at least one further component in or immediately after the burner so as to lower the flame kernel temperature. This is based on the knowledge that with rising temperatures occurring in the
  • Flame can react.
  • a variety of substances or mixtures of substances can be used to lower the flame core temperature of the diffusion flame, so that as a component, for example
  • Water vapor and / or oxygen and / or carbon dioxide and / or an inert gas and / or an aerosol and / or an oil, in particular engine oil and / or petroleum, can be used.
  • the use of water vapor is particularly preferred. Because it has become
  • Flame core temperature also causes an adaptation of the radiation properties of the diffusion flame, which is beneficial to the energy input into the molten glass, so this significantly improved.
  • liquids comprising comprehensive and / or liquid-emitting components
  • atomizer and / or an evaporator vaporiser
  • a particularly preferred embodiment of the present invention provides that a burner having an inner nozzle and an outer nozzle is used, and the component is used at least primarily through the inner nozzle
  • burners have already been proposed that do not have a single nozzle but are characterized by an inner nozzle and an outer nozzle. These burners were mostly used to adjust the flame shape and flame characteristics by applying different pressures or fuel gas streams to the outer nozzle and the inner nozzle.
  • the inner nozzle is the one which mainly supplies the flame core of the diffusion flame, it is convenient to use the
  • Component at least primarily eject through the inner nozzle.
  • the use of an inner nozzle and an outer nozzle thus provides degrees of freedom that allow the component in the way in the
  • the inner nozzle and the outer nozzle have separate gas feeds and the component is ejected only via the inner nozzle.
  • Ejection speeds for example, less than 50 m / s, on the inner nozzle further favor the effect achieved by the invention.
  • the component can be introduced for example via a suitable mixing device in the gas stream to the inner nozzle, it is preferred in the context of the present invention, however, if only the component is ejected via the inner nozzle. It has been found that this is the achievement of the invention desired goals, in particular the reduction of
  • the gas supply for the outer nozzle can then be connected as usual to the fuel gas, the gas supply for the inner nozzle to a source of the component, for example an evaporator and / or atomizer.
  • a source of the component for example an evaporator and / or atomizer.
  • the actual mixing process then takes place in the outflow region, wherein, as a further degree of freedom, a relative position of the inner nozzle to the outer nozzle can also be used for further optimization, as will be discussed in more detail below.
  • Burners are also known in which the relative position of the inner nozzle to the outer nozzle can be changed by means of an adjusting means in order to permit earlier or subsequent mixing. Also, this degree of freedom can be used for further optimization, wherein preferably the relative position of the inner nozzle to the outer nozzle in a minimizing the emission of nitrogen oxides
  • optimization method is selected. Further possible, in particular weighted, introduced optimization targets include the energy input into the glass increasing radiation properties. It should be noted that it is possible in the optimization process at the same time the outflow velocity from the inner nozzle, in particular with or in relation to the
  • the invention also relates to a firing apparatus for a glass melting tank, comprising a burner using fuel gas with at least one gas supply as part of a supply device, wherein the supply device comprises an introduction means for the flame core temperature of the diffusion flame lowering, the fuel gas at least partially zuzusumende component.
  • the method according to the invention can be analogously applied to the invention Transfer burning device, so that even with this already mentioned advantages can be obtained.
  • the burner it is therefore expedient for the burner to have an inner nozzle and an outer nozzle, each with separate gas feeds, wherein the introduction means for introducing the component is designed in particular exclusively in the gas feed to the inner nozzle.
  • the use of gas burners with internal nozzles and external nozzles offers the advantageous possibility of regulating or generally influencing the distribution of the component, in particular also within the diffusion flame, so that it can be deliberately introduced there where it develops its maximum effect, thus maximally reducing the emission of nitrogen oxides and / or optionally additionally improves the radiation properties of the diffusion flame with regard to the energy input.
  • the introduction means has an evaporator and / or an atomizer (vaporiser).
  • a vapor or an aerosol is formed in this way, especially in the preferred use of water.
  • Fig. 1 is a schematic diagram for explaining the inventive
  • Fig. 2 shows a combustion device according to the invention
  • FIG. 3 shows a burner which can be used in the firing apparatus according to FIG. 2.
  • 1 shows an explanation of the principle underlying the method according to the invention.
  • Glass melting tank is produced as a diffusion flame through a burner 2 by means of a fuel gas 3, which flows out of at least one nozzle of the burner 2 according to the arrow 4.
  • the fuel gas 3 is now at least partially,
  • Flammenkerntemperatur and thus causes a reduction of the resulting nitrogen oxides.
  • the component 5 can be designed differently, but water vapor and carbon dioxide are preferred as component 5, since both components in addition to a reduction of nitrogen emissions also allow an improvement in the radiation properties of the diffusion flame 1 to the effect that the energy input is improved in the molten glass.
  • a burner 2 comprising both an inner nozzle and an outer nozzle, the outer nozzle concentrically enclosing the inner nozzle , and the inner nozzle is used to eject the component 5.
  • Fig. 2 shows an embodiment of an inventive
  • Burner device 6 in addition to the burner 2 shown in detail in Fig. 3, the diffusion flame 1 in the only schematically shown here
  • Glass melting tank 7 ejects, a supply device 8, which in the present case has separate gas supply lines 9, 10 for the inner nozzle and the outer nozzle, wherein in the present case only the relevant components for the invention are shown and has been dispensed with the representation of check valves, check valves and the like for the sake of simplicity ,
  • the gas supply 10 for the outer nozzle is connected to a delivery device 1 1 for the fuel gas 3, which is kept in a fuel gas reservoir 12.
  • the gas supply 9 for the inner nozzle is generally speaking with an introduction 13 for the
  • Component 5 the or the starting material in a
  • Component reservoir 14 is present.
  • an evaporator 15 is also part of the present invention.
  • Fig. 3 shows the burner 2 in more detail.
  • the burner housing 16 defines the shape of an outer nozzle 17, in which the inner nozzle 18 with a corresponding
  • Inner nozzle wall 19 is slidably mounted on a setting means 20. Via a connecting piece 21 for the outer nozzle, the gas supply 10 is connected, via a corresponding connecting piece 22 for the inner nozzle 18 the
  • the component 5 is expelled via the inner nozzle 18 at a rather low speed, for example less than 50 m / s.
  • Outflow velocity from the inner nozzle 18 and possibly other parameters, in particular the relative position of the inner nozzle 18 and outer nozzle 17, which determines from when the mixing begins, can in one
  • Optimization method can be determined, which aims as optimization targets on a minimum formation of nitrogen oxides and optionally further ideal radiation properties of the diffusion flame 1 (melt flame). It should be noted at this point that embodiments are also conceivable in which the component 5 is added to the fuel gas 3 in a certain proportion, in which case the introduction means 13 may additionally comprise a mixing device to produce the corresponding mixing ratio.

Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Brenners (2) für eine Glasschmelzwanne (7), wobei dem Brenner (2) zur Erzeugung einer Diffusionsflamme(1) ein Brenngas (3) über wenigstens eine Brenngaszuführung zugeführt wird, wobei dem Brenngas (3) zumindest teilweise eine die Flammenkerntemperatur der Diffusionsflamme(1) senkende Komponente (5) zugemischt wird.

Description

Verfahren zum Betrieb eines Brenners und Brennvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Brenners für eine
Glasschmelzwanne, wobei dem Brenner zur Erzeugung einer Diffusionsflamme ein Brenngas über wenigstens eine Brenngaszuführung zugeführt wird, sowie eine Brennvorrichtung.
Zum Herstellen von Glasschmelzen bei der Herstellung von Glas werden
Glasschmelzwannen eingesetzt. In der Glasschmelzwanne werden Rohstoffe, die ein Gemenge bilden, zu einer flüssigen Glasschmelze aufgeschmolzen, wofür üblicherweise mehrere Brenner eingesetzt werden, um entsprechende
Diffusionsflammen in der Glasschmelzwanne zu erzeugen.
In der Glasschmelzwanne herrschen äußerst hohe Temperaturen, insbesondere Temperaturen von 1 .500 °C oder höher, so dass ein Problem durch eine erhöhte Entstehung von Stickoxiden (NOx) besteht. Ab Verbrennungsprozessen, bei denen Temperaturen größer etwa 800 °C auftreten, besteht das Risiko, dass Stickoxide entstehen, nachdem die Verbrennungsluft üblicherweise etwa 79 Vol.% Stickstoff enthält. Stickstoff und Sauerstoff reagieren unter Zuführung von Energie zu etwa 90 % zu NO, zu etwa 10 % zu NO2. Nachdem der genaue Prozentsatz nicht bekannt und abhängig von verschiedenen Faktoren ist, werden die entsprechenden Gase allgemein als Stickoxide oder NOx bezeichnet.
Die Menge an Stickoxiden, die in einer Glasschmelzwanne entstehen können, hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, beispielsweise der Wannengeometrie, der Art des Brennstoffes, dem Sauerstoffgehalt von Abgas und Abluft bzw. dem Kohlenmonoxid-Gehalt, den Flammentemperaturen, den Rohstoffen im Gemenge und dergleichen. Daher wird häufig zwischen unterschiedlichen Arten der
Stickoxide gemäß der Entstehung unterschieden, beispielsweise nach Brennstoff- Stickoxiden, thermischen Stickoxiden, Prompt-Stickoxiden und dergleichen.
Im Stand der Technik existierten bereits verschiedene Ansätze, um den Ausstoß an Stickoxiden zu verhindern, beispielsweise eine Verwendung anderer Brennstoffe, höhere Verweilzeiten in der Glasschmelzwanne, Anpassung der Oberofentemperatur, insbesondere durch Primärmaßnahnnen oder
Wannengeometrie, und dergleichen. Nichtsdestotrotz besteht auch weiterhin ein großer Bedarf an einfach zu realisierenden Möglichkeiten zur Reduzierung der Stickoxide, nachdem insbesondere auch Anforderungen hinsichtlich des
Umweltschutzes immer strenger werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Reduzierung der Stickoxid-Emissionen in Glasschmelzprozessen anzugeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass dem Brenngas zumindest teilweise eine die Flammenkerntemperatur der Diffusionsflamme senkende Komponente zugemischt wird.
Der Erfindung liegt also die Idee zugrunde, eine Mischung des Brenngases mit wenigstens einer weiteren Komponente im bzw. unmittelbar nach dem Brenner zu realisieren, um so die Flammenkerntemperatur zu erniedrigen. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mit steigenden auftretenden Temperaturen im
Verbrennungsprozess die Menge an thermischen Stickoxiden, welche einen großen Anteil bei Temperaturen größer als etwa 800 °C darstellen, stark zunimmt, so dass durch eine Absenkung der Flammenkerntemperatur eine deutliche
Reduzierung der Stickoxid-Emissionen erreicht wird, da mit sinkender
Flammenkerntemperatur die Reaktion zur Bildung von Stickoxiden deutlich minimiert wird. Möglich kann dabei auch die Verwendung von mehr als einer weiteren Komponente sein.
Das Zufügen der weiteren Komponente insbesondere, wie noch genauer dargelegt werden wird, in das Zentrum der Diffusionsflamme selber, bewirkt nicht nur die Möglichkeit der Abkühlung durch die veränderte Zusammensetzung des aus der wenigstens einen Düse des Brenners austretenden Gasstroms zumindest im Zentralbereich der Diffusionsflamme, sondern, falls nicht Stickstoff als zusätzliche Komponente hergenommen werden soll, reduziert auch in gewissem Maße den Anteil an zur Verfügung stehendem Stickstoff, der innerhalb der
Flamme reagieren kann. Eine Vielzahl von Substanzen bzw. Mischungen von Substanzen können eingesetzt werden, um die Flammenkerntemperatur der Diffusionsflamme abzusenken, so dass als Komponente beispielsweise
Wasserdampf und/oder Sauerstoff und/oder Kohlendioxid und/oder ein Inertgas und/oder ein Aerosol und/oder ein Öl, insbesondere Maschinenöl und/oder Erdöl, verwendet werden können. Dabei wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Verwendung von Wasserdampf besonders bevorzugt. Denn es hat sich
herausgestellt, dass durch stattfindende Reaktionen, insbesondere die Entstehung von Kohlendioxid und Wasserstoff, Wasserdampf neben der Senkung der
Flammenkerntemperatur auch eine Anpassung der Strahlungseigenschaften der Diffusionsflamme bewirkt, die dem Energieeintrag in die Glasschmelze zuträglich ist, diesen also deutlich verbessert. Damit wird die Strahlungsemission der
Flamme verändert. Auch andere Komponenten können einen derartigen Effekt bewirken, so dass es insgesamt im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt ist, eine neben der Senkung der Flammenkerntemperatur eine Anpassung der Strahlungseigenschaften der Diffusionsflamme für einen effektiveren
Energieübertrag in die Glasschmelze bewirkende Komponente zu verwenden. Gezeigt hat sich insbesondere, dass Kohlendioxid eine ähnliche Wirkung wie Wasserdampf zeigt und daher ebenso zweckmäßig im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann.
Werden Flüssigkeiten umfassende und/oder von Flüssigkeiten ausgehende Komponenten verwendet, sei noch angemerkt, dass es zweckmäßig ist, einen Zerstäuber und/oder einen Verdampfer (Vaporisator) einzusetzen, um
entsprechenden Dampf bzw. ein entsprechendes Aerosol erzeugen zu können.
Die Verwendung von Inertgasen an sich unterdrückt zu heftige, wärmeerzeugende Reaktionen im Flammenkern und führt daher zu der gewünschten, positiven Wirkung. Das Einbringen von Sauerstoff sorgt für eine Verschiebung des
Stickstoffanteils zu geringeren Werten bei dem unmittelbar zur Verbrennung herangezogenen Sauerstoff. Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass ein eine Innendüse und eine Außendüse aufweisender Brenner verwendet wird und die Komponente zumindest vornehmlich durch die Innendüse
ausgestoßen wird. Im Stand der Technik wurden bereits Brenner vorgeschlagen, die nicht eine einzige Düse aufweisen, sondern durch eine Innendüse und eine Außendüse gekennzeichnet sind. Diese Brenner wurden meist genutzt, um die Flammenform und die Flammeneigenschaften dadurch einzustellen, dass unterschiedliche Drücke bzw. Brenngasströme an der Außendüse und der Innendüse angelegt wurden. Nachdem die Innendüse jene ist, die hauptsächlich den Flammenkern der Diffusionsflamme versorgt, ist es zweckmäßig, die
Komponente zumindest vornehmlich durch die Innendüse auszustoßen. Die Verwendung einer Innendüse und einer Außendüse schafft mithin Freiheitsgrade, die es ermöglichen, die Komponente auf die Art und Weise in die
Diffusionsflamme einzubringen, dass sie ihre gewünschte Wirkung optimal erfüllen kann.
In diesem Zusammenhang wird es besonders bevorzugt, wenn die Innendüse und die Außendüse getrennte Gaszuführungen aufweisen und die Komponente nur über die Innendüse ausgestoßen wird. Durch getrennte Gaszuführungen zu der Innendüse und der Außendüse werden letztlich die Ausstoßmenge und die
Ausstoßgeschwindigkeit voneinander entkoppelt, was insbesondere dahingehend vorteilhaft ist, dass es sich gezeigt hat, dass langsamere
Ausstoßgeschwindigkeiten, beispielsweise kleiner als 50 m/s, an der Innendüse den durch die Erfindung erreichten Effekt weiter begünstigen.
Die Komponente kann beispielsweise über eine geeignete Mischvorrichtung in den Gasstrom zur Innendüse eingebracht werden, bevorzugt ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch, wenn über die Innendüse ausschließlich die Komponente ausgestoßen wird. Es hat sich gezeigt, dass dies dem Erreichen der erfindungsgemäß gewünschten Ziele, insbesondere der Reduzierung der
Stickoxide, besonders zuträglich ist. Entsprechend kann dann die Gaszuführung für die Außendüse wie üblich an das Brenngas angeschlossen werden, die Gaszuführung für die Innendüse an eine Quelle der Komponente, beispielsweise einen Verdampfer und/oder Zerstäuber. Der tatsächliche Vermischungsvorgang findet dann im Ausströmbereich statt, wobei als weiterer Freiheitsgrad zur weiteren Optimierung im Übrigen auch eine relative Position von Innendüse zur Außendüse herangezogen werden kann, worauf im Folgenden noch näher eingegangen werden wird.
Es hat sich im Kontext der Verwendung einer Innendüse und einer Außendüse zudem als äußerst zweckmäßig erwiesen, wenn die Ausströmgeschwindigkeit aus der Innendüse kleiner als die Ausströmgeschwindigkeit aus der Außendüse und/oder ein Grenzwert, insbesondere 50 m/s, gewählt wird. Damit verbleiben die aus der Innendüse austretenden Substanzen im Bereich des Flammenkerns und können im Fall der Komponente dort ihre Wirkung tun.
Es sind auch Brenner bekannt, bei denen sich die relative Position der Innendüse zur Außendüse über ein Stellmittel verändern lässt, um eine frühere oder spätere Mischung zu erlauben. Auch dieser Freiheitsgrad kann zur weiteren Optimierung genutzt werden, wobei bevorzugt die relative Stellung der Innendüse zu der Außendüse in einem den Ausstoß von Stickoxiden minimierenden
Optimierungsverfahren gewählt wird. Weitere mögliche, insbesondere gewichtet eingebrachte Optimierungsziele umfassen den Energieeintrag in das Glas erhöhende Strahlungseigenschaften. Es sei darauf hingewiesen, dass es möglich ist, in dem Optimierungsverfahren gleichzeitig die Ausströmgeschwindigkeit aus der Innendüse, insbesondere gemeinsam mit oder im Verhältnis zu der
Ausströmgeschwindigkeit aus der Außendüse, und die relative Stellung der Innendüse zu der Außendüse zu optimieren.
Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung auch eine Brennvorrichtung für eine Glasschmelzwanne, umfassend einen Brenngas nutzenden Brenner mit wenigstens einer Gaszuführung als Teil einer Zuführungsvorrichtung, wobei die Zuführungsvorrichtung ein Einleitmittel für eine die Flammenkerntemperatur der Diffusionsflamme senkende, dem Brenngas zumindest teilweise zuzumischende Komponente aufweist. Sämtliche Ausführungen bezüglich des
erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf die erfindungsgemäße Brennvorrichtung übertragen, so dass auch mit dieser die bereits genannten Vorteile erhalten werden können.
Insbesondere ist es mithin zweckmäßig, wenn der Brenner eine Innendüse und eine Außendüse mit jeweils getrennten Gaszuführungen aufweist, wobei das Einleitmittel zum Einleiten der Komponente insbesondere ausschließlich in die Gaszuführung zu der Innendüse ausgebildet ist. Wie bereits bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens erwähnt wurde, bietet die Verwendung von Gasbrennern mit Innendüsen und Außendüsen die vorteilhafte Möglichkeit, die Verteilung der Komponente, insbesondere auch innerhalb der Diffusionsflamme, zu regeln bzw. allgemein gesagt zu beeinflussen, so dass sie gezielt dort eingebracht werden kann, wo sie ihre maximale Wirkung entfaltet, mithin den Ausstoß von Stickoxiden maximal reduziert und/oder die Strahlungseigenschaften der Diffusionsflamme im Hinblick auf den Energieeintrag gegebenenfalls zusätzlich verbessert.
Ferner kann, wie bereits angedeutet, vorgesehen sein, dass bei einer eine Flüssigkeit umfassenden Komponente das Einleitmittel einen Verdampfer und/oder einen Zerstäuber (Vaporisator) aufweist. Auf diese Weise entsteht mithin ein Dampf bzw. ein Aerosol, insbesondere bei der bevorzugten Verwendung von Wasser.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipskizze zur Erläuterung des erfindungsgemäßen
Verfahrens,
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Brennvorrichtung, und
Fig. 3 einen in der Brennvorrichtung gemäß Fig. 2 verwendbaren Brenner. Fig. 1 zeigt eine Erläuterung des dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegenden Prinzips. Eine Flamme 1 für eine hier nicht näher dargestellte
Glasschmelzwanne wird als Diffusionsflamme durch einen Brenner 2 mittels eines Brenngases 3 erzeugt, das gemäß dem Pfeil 4 aus wenigstens einer Düse des Brenners 2 ausströmt. Dem Brenngas 3 wird nun zumindest teilweise,
insbesondere also unter Nutzung wenigstens einer der wenigstens einen Düse, eine zusätzliche Komponente 5 zugemischt, die eine Senkung der
Flammenkerntemperatur und somit eine Reduzierung der entstehenden Stickoxide bewirkt.
Die Komponente 5 kann dabei unterschiedlich ausgestaltet sein, wobei jedoch Wasserdampf und Kohlendioxid als Komponente 5 bevorzugt werden, da beide Komponenten zusätzlich zu einer Reduzierung des Stickstoffausstoßes auch eine Verbesserung der Strahlungseigenschaften der Diffusionsflamme 1 dahingehend erlauben, dass der Energieeintrag in die Glasschmelze verbessert wird.
Während allgemein gesagt verschiedene Möglichkeiten existieren, die
insbesondere gezielt vorgenommene Beimischung der Komponente 5 in die Diffusionsflamme 1 mittels des Brenners 2 zu bewirken, sieht das im Folgende beschriebene Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Nutzung eines Brenners 2 vor, der sowohl eine Innendüse als auch eine Außendüse, wobei die Außendüse die Innendüse konzentrisch umschließt, aufweist und die Innendüse zum Ausstoß der Komponente 5 genutzt wird. Konkret zeigt Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Brennervorrichtung 6, die neben dem in Fig. 3 im Detail dargestellten Brenner 2, der die Diffusionsflamme 1 in die hier nur schematisch dargestellte
Glasschmelzwanne 7 ausstoßt, eine Zuführungsvorrichtung 8 auf, die vorliegend getrennte Gaszuführungen 9, 10 für die Innendüse und die Außendüse aufweist, wobei vorliegend nur die für die Erfindung relevanten Bauteile gezeigt sind und auf die Darstellung von Sperrventilen, Rückschlagventilen und dergleichen der Einfachheit halber verzichtet wurde. Ersichtlich ist die Gaszuführung 10 für die Außendüse mit einer Fördervorrichtung 1 1 für das Brenngas 3 verbunden, welches in einem Brenngasreservoir 12 vorgehalten wird. Die Gaszuführung 9 für die Innendüse ist allgemein gesprochen mit einem Einleitmittel 13 für die
Komponente 5 verbunden, die bzw. deren Ausgangsstoff in einem
Komponentenreservoir 14 vorliegt. Nachdem in dem Komponentenreservoir 14 vorliegend Wasser enthalten ist, welches als Wasserdampf über die Innendüse ausgegeben werden soll, ist vorliegend auch ein Verdampfer 15 Teil des
Einleitmittels 13.
Fig. 3 zeigt den Brenner 2 genauer. Das Brennergehäuse 16 definiert die Form einer Außendüse 17, in der die Innendüse 18 mit einer entsprechenden
Innendüsenwand 19 verschiebbar über ein Stellmittel 20 gelagert ist. Über einen Anschlussstutzen 21 für die Außendüse ist die Gaszuführung 10 angeschlossen, über einen entsprechenden Anschlussstutzen 22 für die Innendüse 18 die
Gaszuführung 9.
Im Einsatz wird die Komponente 5 über die Innendüse 18 mit einer eher geringen Geschwindigkeit ausgestoßen, beispielsweise kleiner als 50 m/s. Die
Ausströmgeschwindigkeit aus der Innendüse 18 sowie gegebenenfalls weitere Parameter, insbesondere die relative Position von Innendüse 18 und Außendüse 17, die bestimmt, ab wann die Vermischung einsetzt, können in einem
Optimierungsverfahren bestimmt werden, das als Optimierungsziele auf eine minimale Entstehung von Stickoxiden sowie gegebenenfalls weiterhin ideale Strahlungseigenschaften der Diffusionsflamme 1 (Schmelzflamme) abzielt. Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass auch Ausführungsbeispiele denkbar sind, in denen die Komponente 5 dem Brenngas 3 in einem bestimmten Anteil beigemischt wird, wobei dann das Einleitmittel 13 zusätzlich eine Mischvorrichtung umfassen kann, um das entsprechende Mischverhältnis herzustellen.

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Brenners (2) für eine Glasschmelzwanne (7), wobei dem Brenner (2) zur Erzeugung einer Diffusionsflamme (1 ) ein Brenngas (3) über wenigstens eine Brenngaszuführung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Brenngas (3) zumindest teilweise eine die Flammenkerntemperatur der Diffusionsflamme (1 ) senkende
Komponente (5) zugemischt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als
Komponente (5) Wasserdampf und/oder Sauerstoff und/oder Kohlendioxid und/oder ein Inertgas und/oder ein Aerosol und/oder ein Öl verwendet wird
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine neben der Senkung der Flammenkerntemperatur eine Anpassung der Strahlungseigenschaften der Diffusionsflamme (1 ) für einen effektiveren Energieübertrag in die Glasschmelze bewirkende Komponente (5) verwendet wird, insbesondere Wasserdampf.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass ein eine Innendüse (18) und eine Außendüse (17) aufweisender Brenner (2) verwendet wird und die Komponente (5) zumindest vornehmlich durch die Innendüse (18) ausgestoßen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Innendüse (18) und die Außendüse (17) getrennte Gaszuführungen (9, 10) aufweisen und die Komponente (5) nur über die Innendüse (18) ausgestoßen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass über die Innendüse (18) ausschließlich die Komponente (5) ausgestoßen wird.
7. Brennvorrichtung (6) für eine Glasschmelzwanne (7), umfassend einen Brenngas (3) nutzenden Brenner (2) mit wenigstens einer Gaszuführung (9, 2
10) als Teil einer Zuführungsvorrichtung (8), wobei die
Zuführungsvorrichtung (8) ein Einleitmittel (13) für eine die
Flammenkerntemperatur der Diffusionsflamme (1 ) senkende, dem
Brenngas (3) zumindest teilweise zuzumischende Komponente (5) aufweist.
Brennvorrichtung (6) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (2) eine Innendüse (18) und eine Außendüse (17) mit jeweils getrennten Gaszuführungen (9, 10) aufweist, wobei das Einleitmittel (13) zum Einleiten der Komponente (5) insbesondere ausschließlich in die Gaszuführung (9, 10) zu der Innendüse (18) ausgebildet ist.
9. Brennvorrichtung (6) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer eine Flüssigkeit umfassenden Komponente (5) das
Einleitmittel (13) einen Verdampfer (15) und/oder einen Zerstäuber aufweist.
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