DE19920113A1 - Method and device for heating up a furnace zone containing contaminated waste gases with residual oxygen content applies hot gases generated by fuel combustion to the waste gases - Google Patents
Method and device for heating up a furnace zone containing contaminated waste gases with residual oxygen content applies hot gases generated by fuel combustion to the waste gasesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrich tung zum Beheizen eines Ofenraums, wobei dem Ofenraum Wärme durch Verbrennung eines Brennstoffs, insbesondere eines gas förmigen Brennstoffs, zugeführt wird.The invention relates to a method and a Vorrich device for heating a furnace space, the furnace space heat by burning a fuel, especially a gas shaped fuel is supplied.
Bei sämtlichen Verbrennungsprozessen ist man bestrebt, den Wirkungsgrad so hoch wie möglich einzustellen. Hierin liegt auch die Aufgabe der Erfindung, nämlich in der Erzie lung einer Verbesserung des Wirkungsgrades.In all combustion processes, the aim is set the efficiency as high as possible. Here in is also the object of the invention, namely in education improvement of efficiency.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs genannte Ver fahren erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff bei Ofenraumtemperaturen unterhalb eines vorgege benen Grenzwertes unter Zugabe von Verbrennungsluft ver brannt wird, wobei die erzeugten Heizgase in den Ofenraum eingeleitet werden, und daß der Brennstoff bei Ofenraumtem peraturen oberhalb des vorgegebenen Grenzwertes ohne Zugabe von Verbrennungsluft in den Ofenraum eingeleitet wird.To solve this problem is the Ver drive according to the invention characterized in that the Fuel at furnace chamber temperatures below a given limit value with the addition of combustion air is burned, the generated heating gases in the furnace chamber be introduced, and that the fuel at furnace room temperature temperatures above the specified limit without addition of combustion air is introduced into the furnace chamber.
Hauptanwendungsgebiet der Erfindung ist die thermische Aufbereitung von kontaminierten Abgasen. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die kontaminierten Abgase, wie sie thermischen oder regenerativen Nachverbrennungsanlagen zugeführt werden, noch einen hohen Sauerstoffanteil enthal ten. Diesen Umstand macht sich die Erfindung zu nutze. Solange die Abgase noch nicht ausreichend aufgeheizt sind, wird der zugeführte Brennstoff konventionell ver brannt, d. h., unter Zugabe von Verbrennungsluft und unter Bildung einer Flamme. Ist der vorgegebene Grenzwert er reicht, so wird die Zugabe der Verbrennungsluft unterbro chen. Der Brennstoff gelangt direkt in die Abgase, wo er mit dem dort vorhandenen Sauerstoff flammenlos ausreagiert. Der wesentliche energetische Vorteil, liegt darin, daß die Auf heizung der Verbrennungsluft entfällt. Der in den Abgasen enthaltene Sauerstoff befindet sich, im Gegensatz zu dem Sauerstoff der Verbrennungsluft, bereits auf hoher Tempera tur. Insbesondere bedarf es nicht mehr der Aufheizung des Luftstickstoffs, der immerhin ca. 80% der Verbrennungsluft ausmacht. Die Brennstoffregelung erfolgt vorzugsweise modu lierend.The main field of application of the invention is thermal Treatment of contaminated exhaust gases. The invention lies based on the knowledge that the contaminated exhaust gases, such as thermal or regenerative post-combustion plants are supplied, still contain a high proportion of oxygen The invention makes use of this fact. As long as the exhaust gases are not sufficiently heated are, the fuel supplied is conventionally ver burns, d. that is, with the addition of combustion air and under Formation of a flame. Is the specified limit is sufficient, the addition of the combustion air is interrupted chen. The fuel goes directly into the exhaust gases, where it the oxygen present there reacts flamelessly. The essential energetic advantage is that the on there is no heating of the combustion air. The one in the exhaust contained oxygen is in contrast to that Oxygen in the combustion air, already at a high temperature door. In particular, it is no longer necessary to heat the Atmospheric nitrogen, which is after all about 80% of the combustion air matters. The fuel control is preferably modu annoying.
Die Erfindung kann überall dort Anwendung finden, wo der zu beheizende Ofenraum Restsauerstoff enthält.The invention can be used wherever the furnace space to be heated contains residual oxygen.
Es wurde gefunden, daß der vorgegebene Grenzwert der Ofenraumtemperaturen, oberhalb dessen auf die Zugabe von Verbrennungsluft verzichtet werden kann, bei ca. 800°C liegt.It was found that the predetermined limit of Furnace temperatures above which the addition of Combustion air can be dispensed with at approx. 800 ° C lies.
Durch Erfassung des Sauerstoffgehaltes im Ofenraum kann verhindert werden, daß es in Abwesenheit von zusätzlicher Verbrennungsluft zu einer unterstöchiometrischen Verbrennung kommt. Es wird dann mit partieller Verbrennungsluftzufuhr gearbeitet.By recording the oxygen content in the furnace chamber can be prevented in the absence of additional Combustion air for substoichiometric combustion is coming. It is then with partial combustion air supply worked.
Der Brennstoff kann flüssig sein oder aus fluidisierba ren Feststoffpartikeln bestehen. Vorzugsweise wird Erdgas verwendet.The fuel can be liquid or from fluidisable ren solid particles exist. Natural gas is preferred used.
Die Vorrichtung zum Beheizen eines Ofenraums, auf die sich die Erfindung außerdem richtet, ist mit einem Brenner, dessen Heißgasauslaß an den Ofenraum angeschlossen ist, und mit Versorgungsleitungen für Brennstoff, insbesondere gas förmigen Brennstoff, und für Verbrennungsluft versehen, wo bei die Versorgungsleitungen zugehörige Regeleinrichtungen aufweisen. Insoweit besitzt die Vorrichtung einen konven tionellen Aufbau. Allerdings eignet sie sich bereits für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, da sich die in den Versorgungsleitungen vorgesehenen Regeleinrichtungen in Abhängigkeit von der Temperatur im Ofenraum derart betä tigen lassen, daß oberhalb des vorgegebenen Grenzwertes die Zufuhr von Verbrennungsluft abgeschaltet wird. Der Brenner, bei dem es sich um einen Vormischbrenner, vorzugsweise um einen mündungsmischenden Brenner handeln kann, liefert dann nur noch Brennstoff in gewünschter Menge in den Ofenraum. The device for heating an oven space on the the invention is also directed to a burner, whose hot gas outlet is connected to the furnace chamber, and with supply lines for fuel, especially gas shaped fuel, and provided for combustion air where for control devices belonging to the supply lines exhibit. In this respect, the device has a konven tional structure. However, it is already suitable for the Implementation of the method according to the invention since the Control devices provided in the supply lines depending on the temperature in the furnace chamber Allow the above the specified limit Supply of combustion air is switched off. The burner, which is a premix burner, preferably can act a muzzle-mixing burner then delivers only the desired amount of fuel in the furnace chamber.
Vorteilhafter ist es allerdings, eine Einrichtung zum Einleiten des Brennstoffs in den Ofenraum vorzusehen, die über eine separate Regeleinrichtung an die Brennstoff-Ver sorgungsleitung angeschlossen ist. Es bedarf also keines Eingriffs in die konventionelle Brennerregelung. Beim Über gang auf eine Fahrweise ohne Zufuhr von Verbrennungsluft wird der Brenner abgeschaltet, woraufhin die zusätzliche Einrichtung in Aktion tritt und den Ofenraum mit Brennstoff versorgt.However, it is more advantageous to have a device for Introduce the fuel into the furnace space to provide that via a separate control device to the fuel ver supply line is connected. So there is no need Intervention in the conventional burner control. When over change to a driving style without the supply of combustion air the burner is switched off, whereupon the additional Facility goes into action and the furnace room with fuel provided.
Bei dieser zusätzlichen Einrichtung handelt es sich vor zugsweise um eine in den Ofenraum hineingeführte Brennstoff lanze, die vorteilhafterweise auch in den Brenner integriert sein kann.This additional facility is pre preferably around a fuel introduced into the furnace chamber lance, which advantageously also integrated into the burner can be.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, eine die Temperatur im Ofenraum erfassende Steuerung zum Betäti gen der Regeleinrichtungen vorzusehen, wobei diese Steuerung vorzugsweise eine den Sauerstoffgehalt im Ofenraum erfassen de O2-Sonde aufweist. Je nach Temperatur im Ofenraum schal tet die Steuerung die Verbrennungsluft automatisch zu oder ab, wobei die O2-Sonde eine unterstöchiometrische Fahrweise verhindert.In a further development of the invention, it is proposed to provide a controller for actuating the regulating devices which detects the temperature in the furnace chamber, this controller preferably having an O 2 probe which detects the oxygen content in the furnace chamber. Depending on the temperature in the furnace chamber, the control automatically switches the combustion air on or off, whereby the O 2 probe prevents a substoichiometric driving style.
Die Erfindung schafft ferner einen Brenner zum Beheizen eines Ofenraums, mit einem Brennerkopf zum Verbrennen eines Brennstoff-Verbrennungsluftgemisches und Versorgungsleitun gen für Brennstoff, insbesondere gasförmigen Brennstoff, und für Verbrennungsluft, wobei die Versorgungsleitungen zugehö rige Regeleinrichtungen aufweisen und wobei dieser Brenner erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch eine Brennstofflan ze, die über eine separate Regeleinrichtung an die Brenn stoff-Versorgungsleitung angeschlossen ist.The invention also provides a burner for heating a furnace chamber, with a burner head for burning a Fuel-combustion air mixture and supply line conditions for fuel, in particular gaseous fuel, and for combustion air, with the supply lines belonging Rige control devices and this burner is characterized according to the invention by a fuel flange ze that to the burning via a separate control device material supply line is connected.
Die Brennstofflanze kann an beliebiger Stelle in den Ofenraum hineinführen und beispielsweise außen am Brennerge häuse angeordnet sein. Vorteilhafter ist es hingegen,.sie ins Innere des Brenners zu verlegen und durch den Brenner kopf hindurchzuführen. The fuel lance can be placed anywhere in the Introduce the furnace space and, for example, outside the burner rim be arranged. On the other hand, it is more advantageous to lay inside the burner and through the burner head through.
Der Brenner kann für flüssige oder partikelförmige Brennstoffe ausgelegt sein, vorzugsweise allerdings für gas förmige Brennstoffe, insbesondere Erdgas. Er kann als Vor mischbrenner arbeiten. Vorzugsweise jedoch kennzeichnet er sich dadurch, daß der Brennerkopf als Gas-Luft-Mündungsmi scher ausgebildet und über ein mittiges Gasrohr an einen in der Brennstoff-Versorgungsleitung angeordneten Verbundregler angeschlossen ist und daß die Brennstofflanze unter Zwi schenschaltung eines regelbaren Ventils stromauf des Ver bundreglers an die Brennstoff-Versorgungsleitung angeschlos sen ist. Der Verbundregler arbeitet in Abhängigkeit vom Druck in der Verbrennungsluft-Versorgungsleitung, wobei die Leistungssteuerung über die Verbrennungsluft erfolgt und der Verbundregler die für eine konstante Luftzahl erforderliche Gasmenge einstellt. Sobald keine Verbrennungsluft mehr er forderlich ist, wird diese Regelung abgeschaltet. Die Gaszu fuhr erfolgt über die Brennstofflanze, die stromauf des Ver bundreglers an die Brennstoff-Versorgungsleitung angeschlos sen ist, wobei die Gasmenge über das der Brennstofflanze zu geordnete Ventil geregelt wird.The burner can be for liquid or particulate Fuels should be designed, but preferably for gas shaped fuels, especially natural gas. He can be as a pre mixing burners work. However, it preferably marks the fact that the burner head as a gas-air muzzle shear trained and via a central gas pipe to an in the fuel supply line arranged composite controller is connected and that the fuel lance under Zwi switching a controllable valve upstream of the ver federal regulator connected to the fuel supply line is. The compound controller works depending on Pressure in the combustion air supply line, the Power control takes place via the combustion air and the Compound controller the required for a constant air ratio Sets the amount of gas. As soon as there is no more combustion air this regulation is switched off. The Gaszu drove over the fuel lance upstream of the ver federal regulator connected to the fuel supply line sen, the amount of gas is greater than that of the fuel lance orderly valve is regulated.
Konstruktiv besonderes günstige Verhältnisse ergeben sich dadurch, daß die Brennstofflanze zentral durch das mit tige Gasrohr hindurchgeführt ist.Constructive particularly favorable conditions result differs in that the fuel lance through the central term gas pipe is passed.
Ferner ist es vorteilhaft, an den Brennerkopf ein Flam menschutzrohr anzuschließen und die Brennstofflanze minde stens bis zur Mündung des Flammenschutzrohres zu führen. Am Einlaßende des, mittigen Gasrohres ist vorzugsweise ein Verteilgehäuse angeordnet, durch das die Brennstofflanze hindutchgeführt ist. Das Verteilgehäuse gewährleistet eine gleichmäßige Beaufschlagung des zwischen dem Gasrohr uhd der Brennstofflanze gebildeten Ringraums.It is also advantageous to have a flame on the burner head connecting protective tube and the fuel lance at least at least to the mouth of the flame protection tube. At the inlet end of the central gas pipe is preferred a distribution housing is arranged through which the fuel lance is led. The distribution housing ensures one uniform application of the uhd between the gas pipe Fuel lance formed annulus.
Die Steuerung der Regeleinrichtungen erfolgt vorzugswei se temperaturabhängig sowie in Abhängigkeit vom Sauerstoff gehalt des Ofenraums.The control devices are preferably controlled se depending on temperature and oxygen content of the furnace chamber.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine schema tische Darstellung eines Brenners für einen Ofenraum zum thermischen Aufbereiten von kontaminierten Abgasen.The invention is based on a preferred Embodiment in connection with the accompanying Drawing explained in more detail. The drawing shows a schematic table representation of a burner for a furnace room for thermal treatment of contaminated exhaust gases.
Der Brenner weist ein Gehäuse 1 auf, welches mit einer Wand 2 des zugehörigen Ofenraums verbunden ist. Durch den Ofenraum werden die aufzubereitenden kontaminierten Abgase hindurchgeleitet.The burner has a housing 1 which is connected to a wall 2 of the associated furnace space. The contaminated exhaust gases to be treated are passed through the furnace chamber.
Das Gehäuse 1 des Brenners enthält einen Brennerkopf 3, der als Gas-Luft-Mündungsmischer arbeitet. Er ist über ein zentrales Gasrohr 4 an eine Gas-Versorgungsleitung 5 ange schlossen. Die Verbrennungsluft erhält der Brennerkopf 3 über das Gehäuse 1, welches an eine Luft-Versorgungsleitung 6 angeschlossen ist.The housing 1 of the burner contains a burner head 3 , which works as a gas-air mouth mixer. It is connected to a gas supply line 5 via a central gas pipe 4 . The combustion air is supplied to the burner head 3 via the housing 1 , which is connected to an air supply line 6 .
Die Luft-Versorgungsleitung 6 wird von einem Gebläse versorgt und enthält eine Regeleinrichtung 7 in Form einer motorisch betätigten Luftklappe. Letztere dient zur Lei stungsregelung des Brenners.The air supply line 6 is supplied by a blower and contains a control device 7 in the form of a motor-operated air flap. The latter is used to regulate the output of the burner.
In det Gas-Versorgungsleitung 5 ist eine Regeleinrich tung 8 in Form eines Verbundregelers angeordnet, der in Ab hängigkeit von dem Druck in der Luft-Versorgungsleitung 6 stromab der Regeleinrichtung 7 arbeitet und dafür sorgt, daß die Luftzahl konstant bleibt.In det gas supply line 5 a Regeleinrich device 8 is arranged in the form of a compound controller, which works in dependence on the pressure in the air supply line 6 downstream of the control device 7 and ensures that the air ratio remains constant.
Der Brenner wird mit Verbrennungsluft und Erdgas beauf schlagt, wobei sich am Brennerkopf 3 eine Flamme bildet, die die aufzubereitenden Abgase beheizt, und zwar solange, bis die Temperatur in der Brennkammer einen vorgegebenen Grenz wert, im vorliegenden Fall 800°C, überschritten hat. Sodann werden die Regeleinrichtungen 7 und 8 geschlossen. Dafür öffnet eine Regeleinrichtung 9, die eingangsseitig an die Gas-Versorgungsleitung 5 angeschlossen ist, und.zwar strom auf der Regeleinrichtung 8. Ausgangsseitig steht die Regel einrichtung 9 mit einer Brennstofflanze 10 in Verbindung, die sich zentral durch das Gasrohr 4 hindurcherstreckt, den Brennerkopf 3 durchdringt und im Ofenraum mündet. Der Ofen raum wird also nur noch mit Gas versorgt. Dieses reagiert flammenlos mit dem in den Abgasen enthaltenen Sauerstoff. The burner is struck with combustion air and natural gas, a flame forming on the burner head 3 , which heats the exhaust gases to be treated, until the temperature in the combustion chamber has exceeded a predetermined limit, in the present case 800 ° C. The control devices 7 and 8 are then closed. For this purpose, a control device 9 opens, which is connected on the input side to the gas supply line 5 , and although current on the control device 8 . On the output side, the control device 9 is connected to a fuel lance 10 which extends centrally through the gas pipe 4 , penetrates the burner head 3 and opens into the furnace chamber. The furnace room is therefore only supplied with gas. This reacts flamelessly with the oxygen contained in the exhaust gases.
Der energetische Vorteil besteht darin, daß die sonst erfor derliche Aufheizung der. Verbrennungsluft entfällt.The energetic advantage is that the otherwise required heating of the. Combustion air is eliminated.
Der Anschluß der Gas-Versorgungsleitung 5 an das Gasrohr 4 erfolgt über ein Verteilgehäuse 11, welches dafür sorgt, daß der Ringraum zwischen dem Gasrohr 4 und der Brennstoff lanze 10 gleichmäßig beaufschlagt wird.The connection of the gas supply line 5 to the gas pipe 4 takes place via a distributor housing 11 , which ensures that the annular space between the gas pipe 4 and the fuel lance 10 is applied uniformly.
Das Gehäuse 1 bildet stromab des Brennerkopfes 3 ein Flammenschutzrohr 12, und die Brennstofflanze 10 ist bis zur Mündung des Flammenschutzrohres 12 vorgezogen. Sie fördert das Gas also direkt in den freien Ofenraum. Die Brennstoff lanze kann auch stromauf der Mündung des Flammenschutzrohres enden oder sich über die Mündung hinauserstrecken.The housing 1 forms a flame protection tube 12 downstream of the burner head 3 , and the fuel lance 10 is advanced to the mouth of the flame protection tube 12 . It conveys the gas directly into the free furnace space. The fuel lance can also end upstream of the mouth of the flame protection tube or extend beyond the mouth.
Im Rahmen der Erfindung sind vielfältige Abwandlungsmög lichkeiten gegeben. So kann auf die Brennstofflanze 10 ver zichtet werden, wobei die Änderung der Verfahrensweise da durch bewirkt wird, daß man die Luftzufuhr abschaltet und die Gaszufuhr über die Regeleinrichtung 8 steuert. Unter diesen Umständen wird auch das Verteilgehäuse 11 überflüs sig. Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, die Brenn stofflanze 10 außen am Gehäuse 1 des Brenners anzuordnen oder auch vollständig vom Brenner zu separieren. An Stelle eines mündungsmischenden Brenners kann ein Vormischbrenner verwendet werden. Ferner läßt sich das Verfahren automati sieren, und zwar unter Einsatz einer temperaturabhängigen und gegebenenfalls sauerstoffabhängigen Steuerung.Within the scope of the invention, a wide variety of possibilities are given. Thus, the fuel lance 10 can be dispensed with, the change in the procedure being effected by switching off the air supply and controlling the gas supply via the control device 8 . Under these circumstances, the distribution housing 11 is superfluous. Alternatively, there is the possibility to arrange the fuel lance 10 on the outside of the housing 1 of the burner or to completely separate it from the burner. Instead of a muzzle-mixing burner, a premix burner can be used. Furthermore, the method can be automated, using a temperature-dependent and possibly oxygen-dependent control.
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DE19920113A DE19920113A1 (en) | 1999-05-03 | 1999-05-03 | Method and device for heating up a furnace zone containing contaminated waste gases with residual oxygen content applies hot gases generated by fuel combustion to the waste gases |
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