DE19926403A1 - Method and device for burning fuel - Google Patents

Method and device for burning fuel

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DE19926403A1
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oxygen carrier
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primary
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German (de)
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Hans-Juergen Kruczek
Detlef Altemark
Hartmut Seifert
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Ruhrgas AG
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Abstract

According to the invention, the fuel is combusted in an under-stoichiometric primary zone and in an adjacent over-stoichiometric secondary zone. The combustion in the primary zone occurs in an irrotational manner, whereby a circulating radial step creates an abrupt expansion of the cross-section of the combustion chamber and stabilizes the irrotational flame. Air enriched with oxygen is fed as secondary oxygen carrier gas into the secondary zone and, to be precise, is fed to one single position laterally adjacent to the outlet of the combustion products of the primary zone. The inventive method permits the generation of high temperatures with minimal pollutant emissions.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrich­ tung zum Verbrennen von fluidförmigem oder fluidisierbarem, vorzugsweise gasförmigem Brennstoff in einer unterstöchiome­ trischen Primärzone unter Zufuhr eines primären Sauerstoff­ trägergases und in einer anschließenden überstöchiometri­ schen Sekundärzone unter Zufuhr eines sekundären Sauerstoff­ trägergases.The invention relates to a method and a Vorrich device for burning fluid or fluidisable, preferably gaseous fuel in a substoichiome trical primary zone with the supply of a primary oxygen carrier gas and in a subsequent superstoichiometry secondary zone with the supply of a secondary oxygen carrier gas.

In der gesamten Verbrennungstechnik ist man bestrebt, den Wirkungsgrad zu verbessern und die Schadstoffemissionen zu begrenzen. Hierin liegt auch die Aufgabe der Erfindung, und zwar insbesondere in Anwendung auf Hochtemperaturprozes­ se.In the entire combustion technology, the aim is improve efficiency and pollutant emissions to limit. This is also the object of the invention in particular when applied to high temperature processes se.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs genannte Ver­ fahren erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das pri­ märe Sauerstoffträgergas drallfrei in die Primärzone einge­ führt wird und daß die Verbrennungsprodukte der Primärzone auf ihrem Weg zur Sekundärzone einer sprunghaften Quer­ schnittserweiterung unterworfen werden.To solve this problem is the Ver drive according to the invention characterized in that the pri mär oxygen carrier gas swirled into the primary zone leads and that the combustion products of the primary zone on their way to the secondary zone of a leaping cross section expansion.

Bisher wurde es für unerläßlich gehalten, das primäre Sauerstoffträgergas mit Drall in die Primärzone einzuführen, da man der Auffassung war, daß nur der Drall - neben seiner Mischwirkung - ein Abreißen der Flamme verhindern konnte.So far it has been considered essential, the primary To introduce oxygen carrier gas with swirl into the primary zone, since it was believed that only the twist - besides his Mixing effect - could prevent the flame from breaking off.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die sprung­ hafte Querschnittserweiterung in der Lage ist, die Flamme ausreichend zu stabilisieren.The invention is based on the finding that the jump is able to expand the cross-section, the flame to stabilize sufficiently.

Eine drallbehaftete Verbrennung führt zu einer kurzen, harten Flamme mit intensiver Umsetzung und, abhängig von der Drallstärke, auch zu einer inneren Abgasrezirkulation in der Flamme. Erfindungsgemäß hingegen bildet sich in der Primär­ zone eine lange, weiche Flamme mit langsamer Umsetzung.A swirling combustion leads to a short, hard flame with intense implementation and, depending on the Swirl strength, also for an internal exhaust gas recirculation in the Flame. According to the invention, however, forms in the primary zone a long, soft flame with slow conversion.

Die Erfindung bietet die Möglichkeit, eine Leistungs­ steigerung und eine Temperaturerhöhung zu erzielen und dabei gleichzeitig die Schadstoffemission, insbesondere die Erzeu­ gung von NOX zu minimieren.The invention offers the possibility to achieve an increase in performance and a temperature increase while at the same time minimizing pollutant emissions, in particular the generation of NO x .

Hochtemperaturprozesse mit Temperaturen oberhalb von 1000°C finden in der Technik vielfältige Anwendung, bei­ spielsweise beim Schmelzen von Metallen, Glas oder Keramik sowie bei der Durchführung von Sinterprozessen. Dabei geht es darum, die zu erwärmenden Materialien möglichst schnell aufzuheizen, wozu entsprechend hohe Temperaturen und hohe Leistungen erforderlich sind. Diesen Anforderungen wird die Erfindung in hohem Maße gerecht.High temperature processes with temperatures above 1000 ° C are used in many different ways in technology for example when melting metals, glass or ceramics as well as when performing sintering processes. It goes it is about the materials to be heated as quickly as possible heat up, for which reason high temperatures and high Benefits are required. The requirements Invention to a great extent.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das sekundäre Sauerstoffträgergas in ein bis drei Strahlen, vorzugsweise in einem einzigen Strahl in die Sekundärzone eingeblasen wird. Die Reaktion in der Sekundärzone wird also an wenigen Stellen, vorzugsweise an einer einzigen Stelle eingeleitet und verläuft entsprechend günstig, nämlich rela­ tiv langsam.In a development of the invention it is proposed that the secondary oxygen carrier gas in one to three jets, preferably in a single jet into the secondary zone is blown in. So the reaction in the secondary zone is in a few places, preferably in a single place initiated and runs accordingly cheap, namely rela tiv slow.

Hierzu trägt auch bei, das sekundäre Sauerstoffträgergas in seitlichem Abstand von der Primärzone und im wesentlichen parallel zu deren Verbrennungsprodukten in die Sekundärzone einzublasen. Die Verbrennungsprodukte der Primärzone erfah­ ren nach dem Austritt aus der Primärzone eine Querschnitts­ erweiterung im wesentlichen in bauchiger Form. In diese Querschnittserweiterung wird das sekundäre Sauerstoffträger­ gas eingeblasen, und zwar ebenfalls drallfrei.The secondary oxygen carrier gas also contributes to this at a lateral distance from the primary zone and essentially parallel to their combustion products in the secondary zone blow in. The combustion products of the primary zone experienced a cross section after exiting the primary zone enlargement essentially in a bulbous shape. In these Cross-sectional expansion becomes the secondary oxygen carrier injected gas, and also swirl-free.

Als sekundäres Sauerstoffträgergas kann ohne weiteres Luft verwendet werden. Vorteilhafter hingegen ist es, Sauer­ stoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft zu verwenden.As a secondary oxygen carrier gas can easily Air can be used. However, Sauer is more advantageous to use material or air enriched with oxygen.

Je höher der Sauerstoffanteil ist, desto geringer ist der Anteil an Stickstoff, der aufgeheizt werden muß, ohne den Verbrennungsprozeß zu fördern. Eine entsprechende Tempera­ tur- und Leistungssteigerung ist die Folge.The higher the oxygen content, the lower the Proportion of nitrogen that must be heated without the To promote the combustion process. A corresponding tempera The result is an increase in power and performance.

Die Vermischung der Reaktionspartner und die Stabilie­ rung der Flamme lassen sich bei dem drallfreien Verbren­ nungsverfahren ferner dadurch verbessern, daß der Brennstoff im Querstrom zum primären Sauerstoffträgergas in die Primär­ zone eingeführt wird. Verglichen mit einer drallbehafteten Verbrennung, läßt sich somit in energetisch günstiger Weise eine ausreichende Durchmischung erzielen. Der Querstromwin­ kel kann beliebig gewählt werden. Besonders gute Ergebnisse werden dadurch erzielt, daß man das primäre Sauerstoffträ­ gergas axial in die Primärzone einführt und den Brennstoff im Winkel von 45° einbläst, und zwar zentral.The mixing of the reactants and the stability of the flame can be achieved with the swirl-free combustion tion process further improve that the fuel in cross flow to the primary oxygen carrier gas in the primary  zone is introduced. Compared to a swirling one Combustion can thus be done in an energetically favorable manner achieve sufficient mixing. The cross-flow win kel can be chosen arbitrarily. Particularly good results are achieved by having the primary oxygen introduces gas gas axially into the primary zone and the fuel blowing in at an angle of 45 °, centrally.

Als primäres Sauerstoffträgergas kann ebenfalls Sauer­ stoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft verwendet wer­ den. Vorteilhafterweise arbeitet man in der Primärzone jedoch mit normaler Umgebungsluft.Acid can also be used as the primary oxygen carrier gas fabric or oxygen-enriched air the. It is advantageous to work in the primary zone however with normal ambient air.

Die Luftzahl der Primärzone kann ohne weiteres auf 0,2 abgesenkt werden, wenn ausschließlich Sauerstoff in die Sekundärzone eingedüst wird. In der Regel wird man bei 0,5 bis 0,7 arbeiten. Die Gesamt-Luftzahl liegt vorzugsweise nah-stöchiometrisch bei 1,05 bis 1,2. Allerdings bietet die Erfindung die vorteilhafte Möglichkeit, eine Atmosphäre mit einstellbarem Sauerstoffgehalt zu erzeugen, und zwar durch entsprechende Wahl des Sauerstoff-Stickstoff-Verhältnisses des sekundären Sauerstoffträgergases.The air ratio of the primary zone can easily be reduced to 0.2 be lowered if only oxygen is in the Secondary zone is injected. Usually one gets at 0.5 work up to 0.7. The total air ratio is preferably close-stoichiometric at 1.05 to 1.2. However, the Invention the advantageous way of having an atmosphere generate adjustable oxygen content, namely by appropriate choice of the oxygen-nitrogen ratio of the secondary oxygen carrier gas.

Der Brenner für fluidförmige oder fluidisierbare, insbe­ sondere gasförmige Brennstoffe, auf den sich die Erfindung ferner richtet, ist mit einem Flammenhalter und einer sich an den Flammenhalter anschließenden Brennkammer versehen, wobei der Flammenhalter mindestens eine Durchtrittsöffnung für den Brennstoff sowie mindestens eine Durchtrittsöffnung für ein primäres Sauerstoffträgergas aufweist. Dieser Bren­ ner ist zur Lösung der gestellten Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die im Flammenhalter ausgebildete Durchtrittsöffnung für das primäre Sauerstoff­ trägergas derart ausgerichtet ist, daß das primäre Sauer­ stoffträgergas drallfrei in die Brennkammer eintritt, und daß die Brennkammer stromab des Flammenhalters eine sprung­ hafte Querschnittserweiterung aufweist. The burner for fluid or fluidisable, esp special gaseous fuels on which the invention relates further aligns with a flame holder and one itself the combustion chamber attached to the flame holder, wherein the flame holder at least one passage opening for the fuel and at least one passage opening for a primary oxygen carrier gas. That Bren ner is according to the invention to solve the task characterized in that in the flame holder trained passage opening for the primary oxygen Carrier gas is aligned so that the primary acid carrier gas enters the combustion chamber without swirl, and that the combustion chamber has a jump downstream of the flame holder has cross-sectional expansion.  

Dieser Brenner gestattet es, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren diskutierten Vorteile zu erzie­ len. Er läßt sich in jeder Lage betreiben.This burner allows the related to the The method according to the invention to bring about advantages len. It can be operated in any position.

Bei der Durchtrittsöffnung für das primäre Sauerstoff­ trägergas kann es sich beispielsweise um einen durchgehenden oder unterbrochenen Ringspalt handeln. Auch kommen beliebige Muster von Durchtrittsöffnungen in Frage, beispielsweise von Bohrungen oder Radialspalten. Wesentlich ist, daß die Durch­ trittsöffnungen keinen Drall erzeugen.At the primary oxygen passage Carrier gas can be a continuous gas, for example act or interrupted annular gap. Any come too Patterns of passage openings in question, for example of Bores or radial gaps. It is essential that the through Do not create swirl openings.

Vorzugsweise ist eine neben dem Brennkammerauslaß mün­ dende Austrittsöffnung für ein im wesentlichen parallel zur Brennkammer austretendes sekundäres Sauerstoffträgergas vor­ gesehen. Das Sauerstoffträgergas wird also an einer einzigen Stelle in die Verbrennungsprodukte der Primärzone eingelei­ tet, und zwar erst hinter der Brennkammer. Es kommt also zu einer starken Verlangsamung der Verbrennungsreaktion. Ggf. kann die Sekundärzone ohne sichtbare Verbrennungsreaktion, also flammenlos arbeiten.Preferably one is adjacent to the combustion chamber outlet exit opening for a substantially parallel to the Combustion chamber emerging secondary oxygen carrier gas seen. The oxygen carrier gas is therefore on a single Place in the combustion products of the primary zone tet, and only behind the combustion chamber. So it happens a strong slowdown in the combustion reaction. Possibly. can the secondary zone with no visible combustion reaction, so work flameless.

Wie erwähnt, kann die im Flammenhalter ausgebildete Durchtrittsöffnung für das primäre Sauerstoffträgergas grundsätzlich beliebig geformt sein, beispielsweise als ringförmiger Schlitz oder Muster von Bohrungen und/oder Schlitzen. Auch kann sie zur Achse der Brennkammer geneigt sein. Vorteilhafterweise ist sie axial ausgerichtet, wobei vorzugsweise eine Mehrzahl von zentral angeordneten, nach außen geneigten Durchtrittsöffnungen für den Brennstoff vor­ gesehen ist. Auf diese Weise wird mit einem Minimum an Mischenergie eine ausreichende Durchmischung erzielt.As mentioned, the one formed in the flame holder Passage opening for the primary oxygen carrier gas basically be shaped arbitrarily, for example as annular slot or pattern of bores and / or Slits. It can also be inclined to the axis of the combustion chamber his. It is advantageously aligned axially, wherein preferably a plurality of centrally arranged, after outwardly inclined passage openings for the fuel is seen. This way, with a minimum Mixing energy achieved sufficient mixing.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, die sprunghafte Querschnittserweiterung der Brennkammer als umlaufende radiale Stufe auszubilden. Diese Stufe, die vor­ zugsweise scharfkantig ist, dient dazu, die Flamme ausrei­ chend zu stabilisieren und am Flammenhalter zu fixieren. Die Stufe bewirkt eine Rezirkulation der Verbrennungsprodukte im Außenbereich der Brennkammer, wobei ggf. ein gewisser Anteil der Ofenatmosphäre in die Brennkammer eingesaugt werden kann.In a development of the invention it is proposed that abrupt cross-sectional expansion of the combustion chamber as to form a circumferential radial step. This stage that before is preferably sharp-edged, serves to blow out the flame stabilize accordingly and fix it to the flame holder. The Stage causes a recirculation of the combustion products in the Outside of the combustion chamber, where appropriate a certain proportion  the furnace atmosphere can be sucked into the combustion chamber can.

Vorteilhafterweise verjüngt sich der Querschnitt der Brennkammer, und zwar ausgehend vom Flammenhalter zur sprunghaften Querschnittserweiterung hin und vorzugsweise auch ausgehend von der sprunghaften Querschnittserweiterung zum Brennkammerauslaß hin. Die Arbeitsweise kann sich also der eines Impulsbrenners annähern. Die Verjüngungen können bogenförmig verlaufen. Vorteilhafter hingegen ist eine kegel­ stumpfförmige Ausbildung.Advantageously, the cross section of the tapers Combustion chamber, starting from the flame holder sudden cross-sectional expansion and preferably also based on the sudden expansion of the cross-section towards the combustion chamber outlet. So the way of working can approach that of a pulse burner. The taper can run in an arc. However, a cone is more advantageous blunt-shaped training.

Vorteilhafterweise ist die Brennkammer in einem kerami­ schen Brennerstein ausgebildet, wobei dieser vorzugsweise einen im wesentlichen parallel zur Brennkammer verlaufenden Kanal für das sekundäre Sauerstoffträgergas aufweist. Alter­ nativ dazu besteht die Möglichkeit, den Brennerstein in ein Gehäuse einzusetzen, welches von einem Kanal oder einer Lanze für das sekundäre Sauerstoffträgergas durchsetzt ist. Ferner kann der gesamte Brenner einteilig aus Keramik gefer­ tigt werden.The combustion chamber is advantageously in a kerami formed burner stone, this preferably one essentially parallel to the combustion chamber Has channel for the secondary oxygen carrier gas. Dude natively there is the option to put the burner stone in one Insert housing, which of a channel or one Lance for the secondary oxygen carrier gas is interspersed. Furthermore, the entire burner can be made in one piece from ceramic be done.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:The invention is based on a preferred Embodiment in connection with the accompanying Drawing explained in more detail. The drawing shows in:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Brenner nach der Erfindung, der mit Erdgas betrieben wird. Fig. 1 shows an axial section through a burner according to the invention, which is operated with natural gas.

Der Brenner weist ein Gehäuse 1 auf, in welchem ein Brennerstein 2 angeordnet ist. Letzterer bildet eine Brenn­ kammer 3, die sich an einen Flammenhalter 4 anschließt.The burner has a housing 1 in which a burner block 2 is arranged. The latter forms a combustion chamber 3 , which connects to a flame holder 4 .

Das Gehäuse 1 weist eine Luftführung 5 auf, die über Durchtrittsöffnungen 6 mit der Brennkammer 3 verbunden ist.The housing 1 has an air duct 5 which is connected to the combustion chamber 3 via passage openings 6 .

Ferner enthält das Gehäuse 1 eine Gasführung 7, die über Durchtrittsöffnungen 8 mit der Brennkammer 3 verbunden ist.The housing 1 also contains a gas duct 7 , which is connected to the combustion chamber 3 via passage openings 8 .

Wie dargestellt, sind die Durchtrittsöffnungen 6 axial ausgerichtet. Sie lassen also die Primärluft drallfrei in die Brennkammer 3 eintreten. Die Öffnungen 8 sind zentral im Flammenhalter 4 angeordnet und unter einem Winkel von 45° radial nach außen geneigt. Auch das Gas tritt also drallfrei in die Brennkammer 3 ein.As shown, the passage openings 6 are aligned axially. So you let the primary air enter the combustion chamber 3 without swirl. The openings 8 are arranged centrally in the flame holder 4 and inclined radially outwards at an angle of 45 °. The gas also enters the combustion chamber 3 without swirl.

In der Brennkammer 3 kommt es folglich zu einer drall­ freien Verbrennung, so daß sich eine lange, weiche Flamme mit langsamer Umsetzung ausbildet. Ein Abheben der Flamme wird durch eine umlaufende radiale Stufe 9 verhindert, die eine sprunghafte Querschnittserweiterung der Brennkammer 3 bildet. Da das Gas schräg in die Primärluft eintritt, kommt es bei geringer Mischenergie und dementsprechend geringem Druckverlust zu einer ausreichen intensiven Durchmischung.There is consequently a swirl-free combustion in the combustion chamber 3 , so that a long, soft flame with slow conversion is formed. The flame is prevented from being raised by a circumferential radial step 9 , which forms a sudden cross-sectional expansion of the combustion chamber 3 . Since the gas enters the primary air at an angle, there is sufficient intensive mixing with low mixing energy and correspondingly low pressure loss.

Eine Lanze 10, die parallel zur Brennkammer 3 ausgerich­ tet ist, sorgt für die Zuführung eines sekundären Sauer­ stoffträgergases, bei dem es sich im vorliegenden Fall um Sauerstoff handelt. Die Austrittsöffnung 11 der Lanze 10 liegt auf der Höhe des Brennkammerauslasses. Die Einmischung des sekundären Sauerstoffträgergases in die Verbrennungpro­ dukte der Primärzone erfolgt also an einer einzigen Stelle und im übrigen in seitlichem Abstand zum Brennkammerauslaß.A lance 10 , which is aligned parallel to the combustion chamber 3 , ensures the supply of a secondary oxygen carrier gas, which in the present case is oxygen. The outlet opening 11 of the lance 10 lies at the level of the combustion chamber outlet. The mixing of the secondary oxygen carrier gas into the combustion products of the primary zone thus takes place at a single point and, moreover, at a lateral distance from the combustion chamber outlet.

Die Verbrennungsreaktion in der Sekundärzone läuft daher sehr langsam ab, was zu niedrigen NOX-Emissionen führt.Therefore, the combustion reaction in the secondary zone is very slow, resulting in low NO x emissions.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, teilt die umlaufende radiale Stufe 9, die im übrigen eine gewisse Rezirkulation bewirkt, die Brennkammer 3 in zwei Abschnitte, nämlich in einen ersten Abschnitt 12, der zwischen dem Flammenhalter 4 und der Stufe 9 liegt, und in einen zweiten Abschnitt 13, der sich von der Stufe 9 bis zum Brennkammeraustritt erstreckt. Beide Abschnitte sind in Strömungsrichtung kegel­ stumpfförmig verjüngt, so daß also die Strömungsgeschwindig­ keit der Verbrennungsprodukte ein erstes Mal beim Passieren der Stufe 9 und ein zweites Mal am Brennkammeraustritt beschleunigt wird.As can be seen from the drawing, the circumferential radial stage 9 , which otherwise causes a certain recirculation, divides the combustion chamber 3 into two sections, namely a first section 12 , which lies between the flame holder 4 and the stage 9 , and a second Section 13 , which extends from stage 9 to the combustion chamber outlet. Both sections are frustoconically tapered in the direction of flow, so that the speed of flow of the combustion products is accelerated a first time when passing stage 9 and a second time at the combustion chamber outlet.

Die Brennkammer 3 wird, wie erwähnt von dem Brennerstein 2 gebildet, der auch, abweichend von der Darstellung nach Fig. 1, einen Kanal für das sekundäre Sauerstoffträgergas enthalten kann. The combustion chamber 3 , as mentioned, is formed by the burner block 2 , which, in contrast to the illustration according to FIG. 1, can also contain a channel for the secondary oxygen carrier gas.

Im Rahmen der Erfindung sind durchaus weitere Abwand­ lungsmöglichkeiten gegeben. So kann auf die konische Verjün­ gung in einem oder in beiden der Brennkammerabschnitte ver­ zichtet werden. Ferner besteht die Möglichkeit, mit einer Mehrzahl von Lanzen für das sekundäre Sauerstoffträgergas zu arbeiten. Die Anzahl sollte allerdings begrenzt sein, um die Verbrennungsreaktion in der Sekundärzone nicht zu stark zu beschleunigen. Für den Flammenhalter kommen verschiedenste Varianten in Frage, was die Form der Durchtrittsöffnungen für die Primärluft und das Gas anbelangt. Wesentlich ist allerdings, daß die Primärzone drallfrei arbeitet. Anstelle einfacher Luft kann auch mit Sauerstoff angereicherte Luft in die Primärzone eingeblasen werden. Als sekundäres Sauer­ stoffträgergas hat sich reiner Sauerstoff oder Luft mit einem hohen Sauerstoffgehalt bewährt. Einfache Luft ist gleichermaßen einsetzbar, sofern es nicht darum geht, eine heiße Ofenatmosphäre mit hohem Sauerstoffgehalt zu erzeugen.Within the scope of the invention, further modifications are quite possible possible. So can on the conical taper supply in one or both of the combustion chamber sections to be waived. There is also the possibility of using a A plurality of lances for the secondary oxygen carrier gas work. However, the number should be limited to the Combustion reaction in the secondary zone is not too strong accelerate. Various come for the flame holder Variants in question what the shape of the passage openings for the primary air and the gas. Is essential however, that the primary zone works swirl-free. Instead of simple air can also be oxygen-enriched air be blown into the primary zone. As a secondary sour Carrier gas has pure oxygen or air with it proven with a high oxygen content. Simple air is equally applicable, if it is not about a to generate a hot furnace atmosphere with a high oxygen content.

Im übrigen stellt der Einsatz einer oder mehrerer Lanzen für das sekundäre Sauerstoffträgergas nur eine der konstruktiven Möglichkeiten zur Beschickung der Sekundärzone dar.Otherwise, the use of one or more lances for the secondary oxygen carrier gas is only one of the constructive ones Possibilities for loading the secondary zone.

Wesentlich ist, daß das sekundäre Sauerstoffträgergas an einer Stelle oder höchstens an wenige Stellen in die Sekun­ därzone gelangt, und zwar in seitlichem Abstand zum Brenn­ kammerauslaß. Insgesamt erlaubt die Erfindung eine Verbren­ nung ohne Temperaturspitzen bei gleichmäßiger Verteilung der Flamme im Raum.It is essential that the secondary oxygen carrier gas one place or at most a few places in the second därzone reaches, and at a lateral distance from the distillery chamber outlet. Overall, the invention allows burning without temperature peaks with even distribution of the Flame in the room.

Claims (15)

1. Verfahren zum Verbrennen von fluidförmigem oder flui­ disierbarem Brennstoff in einer unterstöchiometrischen Pri­ märzone unter Zufuhr eines primären Sauerstoffträgergases und in einer anschließenden überstöchiometrischen Sekundär­ zone unter Zufuhr eines sekundären Sauerstoffträgergases, dadurch gekennzeichnet, daß das primäre Sauerstoffträgergas drallfrei in die Primärzone eingeführt wird und daß die Verbrennungsprodukte der Primärzone auf ihrem Weg zur Sekundärzone einer sprung­ haften Querschnittserweiterung unterworfen werden.1. A method for burning fluid or fluidizable fuel in a substoichiometric primary zone with the supply of a primary oxygen carrier gas and in a subsequent superstoichiometric secondary zone with the supply of a secondary oxygen carrier gas, characterized in that the primary oxygen carrier gas is introduced into the primary zone without swirl and that Combustion products of the primary zone on their way to the secondary zone are subjected to a sudden cross-sectional expansion. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sekundäre Sauerstoffträgergas in ein bis drei Strah­ len, vorzugsweise in einem einzigen Strahl, in die Sekundär­ zone eingeblasen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that that the secondary oxygen carrier gas in one to three jets len, preferably in a single beam, into the secondary zone is blown. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das sekundäre Sauerstoffträgergas in seitlichem Abstand von der Primärzone und im wesentlichen parallel zu deren Verbrennungsprodukten in die Sekundärzone eingeblasen wird.3. The method according to claim 2, characterized in that that the secondary oxygen carrier gas at a lateral distance from the primary zone and substantially parallel to its Combustion products are blown into the secondary zone. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als sekundäres Sauerstoffträgergas Sau­ erstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft verwendet wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that sow as a secondary oxygen carrier gas air or oxygen-enriched air becomes. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff im Querstrom zum primären Sauerstoffträgergas, in die Primärzone eingeführt wird. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the fuel cross-flows to the primary Oxygen carrier gas is introduced into the primary zone.   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als primäres Sauerstoffträgergas Luft verwendet wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized characterized in that air is the primary oxygen carrier gas is used. 7. Brenner für fluidförmige oder fluidisierbare Brenn­ stoffe, mit einem Flammenhalter (4), der mindestens eine Durchtrittsöffnung (8) für den Brennstoff sowie mindestens eine Durchtrittsöffnung (6) für ein primäres Sauerstoffträ­ gergas aufweist, und mit einer sich an den Flammenhalter (4) anschließenden Brennkammer (3) dadurch gekennzeichnet, daß die im Flammenhalter (4) ausgebildet Durchtrittsöff­ nung (6) für das primäre Sauerstoffträgergas derart ausge­ richtet ist, daß das primäre Sauerstoffträgergas drallfrei in die Brennkammer (3) eintritt, und daß die Brennkammer (3) stromab des Flammenhalters (4) eine sprunghafte Querschnitt­ serweiterung aufweist.7. burner for fluid or fluidisable fuel, with a flame holder ( 4 ) having at least one passage opening ( 8 ) for the fuel and at least one passage opening ( 6 ) for a primary oxygen carrier gas, and with one on the flame holder ( 4th ) subsequent combustion chamber ( 3 ), characterized in that the passage opening ( 6 ) formed in the flame holder ( 4 ) for the primary oxygen carrier gas is oriented such that the primary oxygen carrier gas enters the combustion chamber ( 3 ) without swirl, and that the combustion chamber ( 3 ) downstream of the flame holder ( 4 ) has a sudden cross-section expansion. 8. Brenner nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine neben dem Brennkammerauslaß mündende Austrittsöffnung (11) für ein im wesentlichen parallel zur Brennkammer (3) austre­ tendes sekundäres Sauerstoffträgergas.8. Burner according to claim 7, characterized by an outlet opening adjacent to the combustion chamber outlet ( 11 ) for a substantially parallel to the combustion chamber ( 3 ) austre tending secondary oxygen carrier gas. 9. Brenner nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die im Flammenhalter (4) ausgebildeten Durchtritts­ öffnungen (6) für das primäre Sauerstoffträgergas axial aus­ gerichtet sind.9. Burner according to claim 7 or 8, characterized net gekennzeich that the flame formed in the holder (4) the passage openings are directed (6) for the primary oxygen carrier gas axially from. 10. Brenner nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Flammenhalter (4) eine Mehrzahl von zentral angeordneten Durchtrittsöffnungen (8) für den Brenn­ stoff aufweist, die nach außen geneigt angeordnet sind. 10. Burner according to one of claims 7 to 9, characterized in that the flame holder ( 4 ) has a plurality of centrally arranged passage openings ( 8 ) for the fuel, which are arranged inclined to the outside. 11. Brenner nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die sprunghafte Querschnittserweiterung der Brennkammer (3) als umlaufende radiale Stufe (9) ausge­ bildet ist.11. Burner according to one of claims 7 to 10, characterized in that the sudden cross-sectional expansion of the combustion chamber ( 3 ) as a circumferential radial step ( 9 ) is formed. 12. Brenner nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt der Brennkammer (3), ausgehend vom Flammenhalter (4), zur sprunghaften Quer­ schnittserweiterung hin verjüngt.12. Burner according to one of claims 7 to 11, characterized in that the cross section of the combustion chamber ( 3 ), starting from the flame holder ( 4 ), tapers towards the abrupt cross-sectional expansion. 13. Brenner nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt der Brennkammer (3), ausgehend von der sprunghaften Querschnittserweiterung, zum Brennkammerauslaß hin verjüngt.13. Burner according to one of claims 7 to 12, characterized in that the cross section of the combustion chamber ( 3 ), starting from the sudden cross-sectional expansion, tapers towards the combustion chamber outlet. 14. Brenner nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (3) in einem keramischen Brennerstein (14) ausgebildet ist.14. Burner according to one of claims 7 to 13, characterized in that the combustion chamber ( 3 ) is formed in a ceramic burner block ( 14 ). 15. Brenner nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Brennerstein (14) einen im wesentlichen parallel zur Brennkammer (3) verlaufenden Kanal für das sekundäre Sauerstoffträgergas aufweist.15. Burner according to claim 14, characterized in that the ceramic burner block ( 14 ) has a substantially parallel to the combustion chamber ( 3 ) channel for the secondary oxygen carrier gas.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103912874A (en) * 2012-12-30 2014-07-09 梁燕龙 Premix type gas burner nozzle and method thereof
FR3030689A1 (en) * 2014-12-23 2016-06-24 Air Liquide OXY-BURNER FOR COMBUSTIBLE GAS WITH LOW CALORIFIC POWER AND USE THEREOF
EP4227579A1 (en) * 2017-09-05 2023-08-16 John Zink Company, LLC Low nox and co combustion burner apparatus

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4626195A (en) * 1984-05-09 1986-12-02 Kawasaki Steel Corporation Low load burning burner
DE3814619A1 (en) * 1987-04-30 1988-11-10 May Michael G Process and apparatus for the combustion of fuel
US4854853A (en) * 1986-12-04 1989-08-08 Kirox, Inc. Waste combustion system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3368604A (en) * 1966-06-14 1968-02-13 American Air Filter Co Combustion apparatus
EP0462695A3 (en) * 1990-06-19 1992-03-11 A.O. Smith Corporation Flame retention plate for a burner
US5407345A (en) * 1993-04-12 1995-04-18 North American Manufacturing Co. Ultra low NOX burner
US5431559A (en) * 1993-07-15 1995-07-11 Maxon Corporation Oxygen-fuel burner with staged oxygen supply
US5647739A (en) * 1995-04-10 1997-07-15 Eclipse, Inc. Nozzle for use in a burner

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4626195A (en) * 1984-05-09 1986-12-02 Kawasaki Steel Corporation Low load burning burner
US4854853A (en) * 1986-12-04 1989-08-08 Kirox, Inc. Waste combustion system
DE3814619A1 (en) * 1987-04-30 1988-11-10 May Michael G Process and apparatus for the combustion of fuel

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103912874A (en) * 2012-12-30 2014-07-09 梁燕龙 Premix type gas burner nozzle and method thereof
FR3030689A1 (en) * 2014-12-23 2016-06-24 Air Liquide OXY-BURNER FOR COMBUSTIBLE GAS WITH LOW CALORIFIC POWER AND USE THEREOF
WO2016102825A1 (en) 2014-12-23 2016-06-30 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Oxy-fuel burner for low-calorific fuel gas and use thereof
EP4227579A1 (en) * 2017-09-05 2023-08-16 John Zink Company, LLC Low nox and co combustion burner apparatus
US11747013B2 (en) 2017-09-05 2023-09-05 John Zink Company, Llc Low NOx and CO combustion burner method and apparatus

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