DE2405227B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Verbrennen von gasförmigem oder flüssigem Brennstoff - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbrennen von gasförmigem oder flüssigem Brennstoff gemäß den Oberbegriffen von Anspruch 1 und Anspruch 2.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung für flüssigen Brennstoff sind aus der FR-PS 1186331 bereits bekannt. Es ist naheliegend diesen Brenner auch mit gasförmigen Brennstoffen zu betreiben. Bei dem bekannten Brenner wird die Flammentemperatur, deren Erniedrigung eine Verringerung des NO*-Anteiles im Abgas zur Folge hat, durch Rückleiten von Verbrennungsgasen in die Muffel verringert. Die Rückführung von Verbrennungsgasen muß jedoch in einem angemessenen, proportionalen Verhältnis zu dem einströmenden Brennstoff-Luft-Gemisch erfolgen, so daß eine zusätzliche Steuervorrichtung erforderlich ist, die aufgrund des besonderen Druckgleichgewichtes zwischen Windkammer und Verbrennungskammer einen empfindlichen Betrieb erfordert. Eine derartige Steuervorrichtung macht den bekannten Brenner insgesamt aufwendig. ^M

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß mit einfachen Mitteln eine Reduzierung des ΝΟ,-Anteiles im Abgas erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die in dem Kennzeichen der Ansprüche 1 und 2 genannten Merkmale gelöst.

Durch diese Maßnahmen wird auf einfache Weise eine Verdünnung des zugeführten Brennstoffstromes und damit eine Erniedrigung der Flammtemperatur erreicht, weil durch das annähernd mit Schallgeschwindigkeit erfolgende Zuführen von Brennstoff einerseits ein stabiles Anlegen des Brennstoffstromes an der einen Seitenwand der Muffel erreicht und andererseits an der dieser Seitenwand gegenüberliegenden Seitenwand der Muffel ein Unterdruck erzeugt werden, durch den die ^hS heißen Verbrennungsgase aus dem Brennraum in die Muffel angesaugt werden. Ausgesprühter flüssiger Brennstoff wird dabei durch seine Vermischung mit den heißen Verbrennungsgasen erwärmt und endolhermisch vergast, so daß die Vergasung des; flüssigen Brennstoffes unter Abkühlung der Verbrennungsgase erfolgt.

So wird mittels eines einfachen Brenners die Erzeugung von NO, beträchtlich verringert und gleichzeitig eine gleichmäßige, vollständige Verbrennung mit niedriger Temperatur mit erheblich verringertem Luftüberschuß erreicht.

Nach Anspruch 2 kann auch durch eine besondere Form der Muffel ein dem Coanda-Effekt ähnlicher Effekt erzielt werden, durch den der zugeführte Brennstoffstrom einseitig an die Muffel angelegt wird, was durch die rückströmenden Verbrennungsgase stabilisiert wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung ist eine schematische Darstellung der Muffel des Brenners und benachbarter Einrichtungen gemäß der Erfindung dargestellt.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist das vordere Ende einer Muffel 4 des Brenners mit einer Deckplatte 5 verschlossen, in deren Mitte ein Hochdruckgasbrenner oder ein ölzerstäubender Ölbrenner 6 befestigt ist.

Brennstoff, ein Gemisch von Brennstoff und Dampf oder ein Gemisch von Brennstoff und Luft wird durch den Brenner 6 mit einer Geschwindigkeit eingespritzt, die in der Nähe der Schallgeschwindigkeit liegt.

Der Brennstoffstrom wird erfindungsgemäß zu einer bevorzugten Seite 1 der Muffel 4 des Brenners abgelenkt. Dadurch wird auf den in den Brennraum 9 strömenden Brennstoffstrom durch die Oberfläche der Muffel des Brenners eingewirkt. Die Ablenkung des Brennstoffstromes wird dadurch gesteuert, daß Lufteinlässe 7 oder 8 in der Muffel 4 bzw. der Deckplatte 5 vorgesehen werden, oder dadurch, daß der Muffel eine besondere Form gegeben ist, durch die ein dem Coanda-Effekt ähnlicher Effekt erzielt wird.

Vom Brennraum 9 wird Verbrennungsgas, wie mit Pfeilen dargestellt ist, mit einem konstanten Betrag mit hoher Temperatur in die Muffel 4 des Brenners an der dem abgelenkten Brennstoffstrom gegenüberliegenden Seite Γ eingebracht. Dieses Verbrennungsgas diffundiert schnell in den Brennstoffstrom und fördert die endothermische Vergasung flüssigen Brennstoffs.

Der vergaste Brennstoff wird gezündet und verbrennt schnell im Brennraum 9.

Bei der dargestellten Lösung werden somit erstens durch das Einspritzen des Brennstoffes mit hoher Geschwindigkeit in die Muffel 4 eine Ablenkung des Brennstoffstromes zu einer bestimmten Seite 1 hin bewirkt, zweitens Brenngase mit hoher Temperatur in die Muffel vom Brennraum her eingebracht, was durch die stabilisierte Ablenkung des Brennstoffstromes zur Seite 1 hin bewirkt wird, und drittens der Brennstoff schnell endothermisch vergast, was durch die mit hoher Temperatur in die Muffel eingeführten und in den Brennstoffstrom diffundierenden, einen hohen Wärmeinhalt aufweisenden Verbrennungsgase erreicht wird. Dies bewirkt wiederum, daß der Brennstoff schnell und gleichmäßig im Brennraum 9 verbrennt, sobald Verbrennungsluft zugeführt wird, die den Brennstoffstrom am offenen Ende der Muffel 4 umgibt.

Die Ablenkung des Brennstoffstromes wird, wie oben beschrieben, durch Vorsehen der Lufteinlässe 7 oder 8 in Verbindung mit einem Ausschnitt 10 herbeigeführt, um das Verbrennungsgas glatt und leicht in die Muffel

einzubringen.

Eine Versuchsverbrennung gemäß der Erfindung zeigte, daß die gemessene Menge des in die Muffel eingebrachten Verbrennungsgases mit hoher Temperatur 50 bis 65% des theoretischen Luftbetrages betrug, und daß das eine hohe Temperatur aufweisende Verbrennungsgas ungefähr mit konstanter Menge in die Muffel eingebracht und in den Brennstoffstrom diffundiert wird, wodurch eine gleichförmige endotheimische Vergasung des Brennstoffes verursacht wird. Daher wird eine vollständige Verbrennung im Brennraum mit relativ verringertem Luftüberschuß durchgeführt, und die Flammtemperatur hat mit ungefähr 1200°C eine geringe Große.

So wird durch die Durchführung der erfindungsgemäßen Verbrennung die Erzeugung von NO» bemerkenswert verringert.

Bei einem Vergleich des erfindungsgemäßen Verfahrens mit dem herkömmlichen Verfahren wurde festgestellt, daß die Erzeugung von NO» bei verschiedenen Luftüberschußverhältnissen bei einer Verbrennung gemäß der Erfindung bei jedem Luftüberschußverhältnis niedriger als bei der Verbrennung nach dem herkömmlichen Verfahren ist.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß eine vollständige Verbrennung durchgeführt wird und dadurch weniger Ruß erzeugt wird. Verbrennungsversuche mit Schweröl zeigten, daß der durch das erfindungsgemäße Verbrennungsverfahren erzeugte Betrag an Ruß klein ist.

Die Erzeugung von ΝΟ_Λ kann weiter durch Absenken der Flammtemperatur durch Rückleiten und Mischen von Abgas mit der Verbrennungsluft verringert werden.

Kurz zusammengefaßt, handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um ein Verbrennungsverfahren, bei welchem Brennstoff mit hoher Geschwindigkeit z. B. durch Hochdruckluft oder -dampf eingespritzt wird.

Der Brennstoffstrom wird zu einer bestimmten Wandseite 1 der Muffel abgelenkt und vom Brennraum werden in den Unterdruckbereich an de^r der Seitenwand 1 gegenüberliegenden Seitenwand Γ Verbrennungsgase mit hoher Temperatur eingebracht, die in den abgelenkten Brennstoffstrom diffundieren. Flüssiger Brennstoff wird dabei durch den hohen Wärmeinhalt der Verbrennungsgase vergast, bevor er in den Brennraum gelangt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verbrennen von gasförmigem oder flüssigem Brennstoff, der allein oder mit Dampf bzw. Luft gemischt mit hoher Geschwindigkeit in eine Muffel eingespriizt wird und dem Verbrennungsluft und aus dem Brennraum zurückgeführte Verbrennungsgase beigemischt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Brennstoffstromes in der Nähe der Schallgeschwindigkeit liegt und der Brennstoffstrom durch Ablenkung stabil einseitig an der Muffel zur Anlage gebracht wird und gegenüberliegend innerhalb der Muffel die Rückführung der Verbrennungsgase is erfolgt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Muffel, mit einer dem stromauf liegenden Ende der Muffel zugeordneten Deckplatte, die eine zentrale Brennstoffzuführung aufweist, und mit einer Verbrennungsluftzuführung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ablenkung des Brennstoffstromes in der Deckplatte (5) und/oder der Muffel (4) Lufteinlässe (7; 8) vorgesehen sind oder der Muffel (4) eine besondere Form gegeben ist.