DE4416650A1 - Verbrennungsverfahren für atmosphärische Feuerungsanlagen - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbrennungsverfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Stand der Technik

Bei herkömmlichen Verbrennungsverfahren nach einer Vormisch­ technik ist die Untergrenze der Stickoxidproduktion (NOx) durch die magere Löschgrenze vorbestimmt, die bei etwa 1600°K adiabater Flammentemperatur liegt. Unter Gasturbinenbedingun­ gen können in diesem Bereich typischerweise NOx-Ausstoßmen­ gen von etwa 7-10 ppm (15% O2) erreicht werden. Der Wunsch, das Gemisch weiter abzumagern führt zu einem Löschen der Flamme. In der Praxis, insbesondere in transienten Bereichen, muß indessen ein gewisser Abstand zur Löschgrenze eingehal­ ten werden, so daß Flammentemperaturen unter 1650°K aus betrieblichen Gründen nicht erreichbar sind. Dies führt dazu, daß eine weitere Absenkung der NOx-Emissionen deswegen bloc­ kiert ist.

Darstellung der Erfindung

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren und einer Vorrichtung der ein­ gangs genannten Art Vorkehrungen vorzuschlagen, welche die NOx-Emissionen weiter abzusenken vermögen.

Die Erfindung geht davon aus, daß es möglich ist, Brennstoff mit einer viel niedriger Flammentemperatur zu verbrennen, wenn ein solcher Brennstoff in Heißgase eingedüst wird. Das Gleiche läßt sich auch erreichen, wenn beispielsweise ein vorgemischtes Brennstoff/Luft-Gemisch eingesetzt wird. In Brennkammern tritt eine Selbstzündung bei einer Geschwindig­ keit des Gemisches von etwa 1 ms ein, dies wenn die Mischung aus Brennstoff, Luft und allenfalls Rauchgase eine Temperatur in der Größenordnung von 900°-950°C erreicht.

Ein nach einem Vormischprinzip arbeitender Brenner wird in einer ersten Stufe zur Erzeugung von Heißgasen benutzt. Die­ sem Vormischbrenner wird jedoch nur ein Teil der verfügbaren resp. benötigen Luft und Brennstoff zugeführt, beispielsweise 15-30%. Dabei wird der optimale Betriebspunkt beim Vormisch­ brenner nahe der Löschgrenze eingestellt. Nachdem das Luft/Brennstoff-Gemisch innerhalb des Vormischbrenners zum überwiegenden Teil reagiert hat, wird in die Heißgase ein weiteres Luft/Brennstoff-Gemisch eingedüst, das vorgängig in einem System von Mischern bereitgestellt worden ist.

An sich soll das letztgenannte in den Mischern bereitge­ stellte Gemisch magerer sein als das Gemisch zum Betreiben des Vormischbrenners. Es kann jedoch auch sinnvoll sein, fet­ tere Gemische zu bilden, dies insbesondere dann, wenn der Vormischbrenner hinsichtlich seiner NOx-Produktion unbefrie­ digend arbeitet. Die Zumischung des Gemisches aus den Mischern in die Heißgase aus dem Vormischbrenner löst eine selbstzündende Nachverbrennung aus.

Das Verhältnis des eingedüsten Massenstromes über die Mischer zum Massenstrom der Heißgase aus dem Vormischbrenner darf ein gewisses Verhältnis nicht überschreiten, um das schnelle Zünden des für die Nachverbrennung zum Einsatz kommenden Brennstoffes sicherzustellen. Vorzugsweise soll hier ein Wert von 1,5 vorgesehen werden. Es ist indessen nicht notwendig, daß die Temperatur vor Beginn der Nachverbrennung die oben erwähnten 900-950°C absolut erreicht, dies deshalb nicht, weil die Reaktion im allgemeinen schon während der Zumischung einsetzt und ein Teil des Heizwertes des Nachbrennungs-Brenn­ stoffes schon ungesetzt wird, bevor diese Zumischung abge­ schlossen ist. Es ist günstig, die Nachverbrennung mehrstufig auszuführen: Die oben angegebenen 15-30% entsprechen einem zweistufigen Verfahren, weil in diesem Fall ein höherer Anteil des für die Nachverbrennung eingesetzten Brennstoffes zugeführt werden kann die zweite Nachverbrennungsstufe kann schon früh zur Eindüsung kommen. Zwar hat dort der größte Teil des Gemisches aus der ersten Nachverbrennungsstufe bereits ausreagiert, indessen es liegen aber noch hohe CO-Konzentrationen vor. Um einen schnellen CO-Ausbrand nach der letzten Stufe und damit eine kurze Brennkammer zu erreichen, ist es sinnvoll, mit steigender Stufenzahl prozentual weniger Gemisch einzudüsen. Dies ergibt sich zum Beispiel automa­ tisch, wenn von Stufe zu Stufe der gleiche absolute Mengen­ strom zugeführt wird.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß damit ein NOx-Minderungspotential um den Faktor 5 gegen­ über der besten bekanntgewordenen Vormischtechnik realisiert wird.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß das oben Gesagte auch für Brennstoffe aus Ver­ gasungsprozessen gilt. Zwar ist es richtig, daß diese Brenn­ stoffe einen hohen Wasserstoffgehalt besitzen und daher sehr rasch zünden, wobei ihre Flammengeschwindigkeit und die volu­ metrische Reaktionsdichte sehr hoch sind, indessen kann in einer Nachbrennerstufe mehr eingedüst werden, weil die Zün­ dung hier sogar bei sehr niedrigen Abgastemperaturen unpro­ blematisch ist. Daher kann in einem solchen Fall der Vor­ mischbrenner stromauf sehr klein ausgebildet sein.

Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungs­ gemäßen Aufgabenlösung sind in den weiteren Ansprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbei­ spiele der Erfindung näher erläutert. Alle für das unmittel­ bare Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind fortgelassen. Die Strömungsrichtung der verschiedenen Medien ist mit Pfeilen angegeben. Gleiche Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen ver­ sehen

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigt:

Fig. 1 einen Wärmeerzeuger mit einem Vormischbrenner und einer axialen Verbrennungsstufung,

Fig. 2 einen weiteren Wärmeerzeuger mit einem Vormischbrenner und einer radialen Verbrennungsstufung,

Fig. 3 einen Vormischbrenner in der Ausführung als "Doppel­ kegelbrenner" in perspektivischer Darstellung, ent­ sprechend aufgeschnitten und

Fig. 4-6 entsprechende Schnitte durch verschiedene Ebenen des Brenners gemäß Fig. 3.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwertbarkeit

Fig. 1 zeigt einen Wärmeerzeuger. Dieser besteht aus einem Vormischbrenner 100, auf welchen später noch näher eingegan­ gen wird, dem sich in Strömungsrichtung ein Flammrohr 1 anschließt, welches seinerseits sich über den ganzen Brenn­ raum 122 erstreckt. Abströmungsseitig des Flammrohres 1 befindet sich ein nicht gezeigter Kessel des Wärmeerzeugers. Des weiteres weist der Wärmeerzeuger ein System von Vorrich­ tungen 200, 300 zum Betreiben von Nachverbrennungszonen auf, welche axial gegenüber dem Flammrohr 1 und in der Ebene des Vormischbrenners 100 wirken und in welchen ein in den Vor­ richtungen bereitgestelltes Gemisch aus Luft und Brennstoff verbrannt wird. Diese Vorrichtungen 200, 300 haben die Funk­ tion, Luft und Brennstoff zu einem Gemisch zu bilden. Es ist vorteilhaft, wie unten noch detailliert zur Sprache kommen wird, die Nachverbrennung mehrstufig durchzuführen, vorlie­ gend ist eine zweistufige Nachverbrennung gezeigt. Die genannte Ebene wird weitgehend von der Frontwand 110 des Vor­ mischbrenners 100 gebildet. Die Nachbrennvorrichtungen 200, 300, also die Mischer, wirken in der Querschnittserweiterung zwischen Flammenöffnung des Vormischbrenners 100 und Strö­ mungsquerschnitt des Flammenrohres 1. Der Vormischbrenner 100 wird zunächst als erste Verbrennungsstufe 10 zur Erzeugung von Heißgasen benutzt. Diesem Vormischbrenner 100 wird jedoch nur ein Teil der verfügbaren oder möglichen Luft und des Brennstoffes zugeführt, beispielsweise 15-30%. Der opti­ male Betriebspunkt wird hier nahe der Löschgrenze einge­ stellt. Nachdem das Gemisch aus dem Vormischbrenner 100 zum überwiegenden Teil reagiert hat, wird in die Heißgase 10 stromab des Vormischbrenners 100 ein weiteres Luft/Brennstoff-Gemisch 11a, 12a eingedüst, das vorgängig in den Mischern 200, 300 aufbereitet worden ist. Dieses Gemisch 11a, 12a ist magerer gehalten als das Gemisch zum Betreiben des Vormischbrenners 100. Die Zumischung der Gemische 11a, 12a aus den Mischern 200, 300 mit den Heißgasen 10 aus dem Vormischbrenners 100 löst entsprechende selbstzündenden Nach­ verbrennungen 11, 12 aus, welche sich innerhalb des Flammroh­ res 1 in Strömungsrichtung gestuft konzentrisch um eine vom Vormischbrenner 100 gebildete Rückströmzone 106 entwickeln und aufeinander folgen. Geht man davon aus, daß die Flammen­ front der Heißgase 10 aus dem Vormischbrenner 100 die pri­ märe Verbrennungszone bildet, so bildet die Nachverbrennung 11 mit dem Gemisch 11a die sekundäre Verbrennungszone, welche in radialer Richtung der primären Verbrennungszone 10 benach­ bart ist. Es folgt eine weitere Nachverbrennung 12 mit dem Gemisch 12a als tertiäre Verbrennungszone, deren radiale Grenze die Innenwand des Flammenrohres 1 ist. Der von der Rückströmzone 106 inizierte Wirbel beeinflußt auch die nach­ folgenden Verbrennungszonen, wie die Figur versinnbildlich zum Ausdruck bringt. Was die Mischer 200, 300 betrifft, so unterscheiden sie sich voneinander was die Mittel zur Gemischbildung anbelangt. Der Mischer 200 besteht aus einem Rohrsystem 2, 3, dessen Anzahl mit derjenigen der Verbren­ nungszonen korrespondiert. Die einzelnen Rohre 2, 3 münden stromauf in einen Ringraum 4, aus welchem ein gasförmiger Brennstoff 8 über Bohrungen 6 in die entsprechende Rohre 2, 3 strömt. Luft 9 strömt ihrerseits, vorzugsweise axial, auch in die Rohre 2, 3, wird angereichert durch den radial einströ­ menden Brennstoff 8, vorzugsweise einen gasförmigen Brenn­ stoff, worauf sich innerhalb der Länge der Rohre 2, 3 jenes Gemisch 11a, 12a bildet, das die selbstzündende Nachverbren­ nung im Flammenrohr 1 auslöst. Demnach erfüllen diese Rohre die Funktion einer Vormischstrecke. Analog verhält es sich mit dem anderen Mischer 300. Der wesentliche Unterschied besteht hier darin, daß der Brennstoff 8 über eine Ringlei­ tung 5 herangeführt wird, und aus dieser Ringleitung 5 ent­ sprechende Verzweigungen 7 die Eindüsung des Brennstoffes 8 in die Röhre 2a, 3a bewerkstelligen. Die Luft 9 für die Gemischbildung strömt hier ebenfalls in die einzelnen Rohre 2a, 3a. Das Verhältnis des in das Flammenrohr 1 eingedüsten Massenstromes über die Mischer 200, 300 zum Massenstrom 10 aus dem Vormischbrenner 100 darf ein gewisses Verhältnis nicht überschreiten, um das schnelle münden der Gemische 11a, 12a sicherzustellen. Vorzugsweise soll hier ein Verhältnis von 1,5 zwischen den beiden zugrundegelegt werden. Die Tempe­ ratur der Heißgasen 10 aus dem Vormischbrenner 100 beim Ein­ setzen der selbstzündenden Nachverbrennung muß nicht notwen­ digerweise die oben erwähnten 900-950°C erreichen, weil diese Reaktion im allgemeinen schon während der Mischung einsetzt, und ein Teil des Heizwertes des in der Nachverbrennung einge­ setzten Brennstoffes 8 schon umgesetzt wird, bevor die Mischung abgeschlossen ist. Wie oben bereits erwähnt, ist es günstig, die Nachverbrennung mehrstufig durchzuführen. Der oben aufgeführte Wert von 15-30% betreffend Luft- und Brenn­ stoffanteil bezieht sich auf das zweistufige Verfahren. In einem solchen Fall kann ein höherer Anteil des zum Einsatz kommenden Brennstoffes 8 der beiden Nachverbrennungungsstu­ fen, also der sekundären und tertiären Verbrennungszonen 11, 12, zugeführt werden. Um einen schnellen CO-Ausbrand 15 nach der letzten Stufe, und damit eine kurze Brennkammer zu errei­ chen, ist es vonnöten, daß mit steigender Stufenzahl propor­ tional immer weniger Gemisch 11a, 12a eingedüst wird. Dies wird erreicht, wenn von Stufe zu Stufe, also von Verbren­ nungszone zu Verbrennungszone, die gleiche absolute Menge an Gemisch zugeführt wird. Ein solcherart betriebener Wärmeer­ zeuger reduziert die NOx-Emissionen gegenüber dem Stand der Technik um den Faktor 5.

In Fig. 2 wirken die Nachverbrennungszonen gegenüber dem Flammrohr 14 radial, so daß das hier zum Einsatz kommende Flammrohr 14 langgestreckt ist. Auch hier wirkt stromauf des Flammrohres 14 ein gleicher Vormischbrenner 100. Nach der primären Verbrennungszone 10 wirken drei weitere Nachverbren­ nungsstufe 11, 12, 13. Zu jeder Stufe sind mindestens zwei Mischer 400 zugeordnet, in welchen Luft 9 und Brennstoff 8 zu einem Gemisch 11a, 12a, 13a verarbeitet werden.

Selbstverständlich können auf dem Umfang des Flammrohres 14 mehrere Mischer 400 angeordnet sein; das Gleiche gilt auch für die anderen Mischer 200, 300 aus Fig. 1, welche um den Vormischbrenner 100 in einer bestimmten Anzahl verteilt wer­ den. Es ist des weiteren auch möglich, die Nachverbrennungs­ zonen durch eine Kombination von axial/radial angeordneten Mischern zu betreiben. Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 eignet sich vorzüglich für Retrofit-Anwendungen.

Um den Aufbau des Brenners 100 besser zu verstehen, ist es von Vorteil, wenn gleichzeitig zu Fig. 3 die einzelnen Schnitte nach den Fig. 4-6 herangezogen werden. Des weite­ ren, um Fig. 3 nicht unnötig unübersichtlich zu gestalten, sind in ihr die nach den Fig. 4-6 schematisch gezeigten Leitbleche 121a, 121b nur andeutungsweise aufgenommen worden. Im folgenden wird bei der Beschreibung von Fig. 3 nach Bedarf auf die restlichen Fig. 4-6 hingewiesen.

Der Brenner 100 nach Fig. 3 ist ein Vormischbrenner und besteht aus zwei hohlen kegelförmigen Teilkörpern 101, 102, die versetzt zueinander ineinandergeschachtelt sind. Die Ver­ setzung der jeweiligen Mittelachse oder Längssymmetrieachsen 201b, 202b der kegeligen Teilkörper 101, 102 zueinander schafft auf beiden Seiten, in spiegelbildlicher Anordnung, jeweils einen tangentialen Lufteintrittsschlitz 119, 120 frei (Fig. 4-6), durch welche die Verbrennungsluft 115 in Innen­ raum des Brenners 100, d. h. in den Kegelhohlraum 114 strömt. Die Kegelform der gezeigten Teilkörper 101, 102 in Strömungs­ richtung weist einen bestimmten festen Winkel auf. Selbstver­ ständlich, je nach Betriebseinsatz, können die Teilkörper 101, 102 in Strömungsrichtung eine zunehmende oder abnehmende Kegelneigung aufweisen, ähnlich einer Trompete resp. Tulpe.

Die beiden letztgenannten Formen sind zeichnerisch nicht erfaßt, da sie für den Fachmann ohne weiteres nachempfindbar sind. Die beiden kegeligen Teilkörper 101, 102 weisen je einen zylindrischen Anfangsteil 101a, 102a, die ebenfalls, analog den kegeligen Teilkörpern 101, 102, versetzt zueinan­ der verlaufen, so daß die tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 über die ganze Länge des Brenners 100 vorhanden sind. Im Bereich des zylindrischen Anfangsteils ist eine Düse 103 untergebracht, deren Eindüsung 104 in etwa mit dem eng­ sten Querschnitt des durch die kegeligen Teilkörper 101, 102 gebildeten Kegelhohlraum 114 zusammenfällt. Die Eindüsungska­ pazität und die Art dieser Düse 103 richtet sich nach den vorgegebenen Parametern des jeweiligen Brenners 100. Selbst­ verständlich kann der Brenner rein kegelig, also ohne zylin­ drische Anfangsteile 101a, 102a, ausgeführt sein. Die kegeli­ gen Teilkörper 101, 102 weisen des weiteren je eine Brenn­ stoffleitung 108, 109 auf, welche entlang der tangentialen Eintrittsschlitze 119, 120 angeordnet und mit Eindüsungsöff­ nungen 117 versehen sind, durch welche vorzugsweise ein gas­ förmiger Brennstoff 113 in die dort durchströmende Verbren­ nungsluft 115 eingedüst wird, wie dies die Pfeile 116 ver­ sinnbildlichen wollen. Diese Brennstoffleitungen 108, 109 sind vorzugsweise spätestens am Ende der tangentialen Ein­ strömung, vor Eintritt in den Kegelhohlraum 114, plaziert, dies um eine optimale Luft/Brennstoff-Mischung zu erhalten. Brennraumseitig 122 geht die Ausgangsöffnung des Brenners 100 in eine Frontwand 110 über, in welcher eine Anzahl Bohrungen 110a vorhanden sind. Die letztgenannten treten bei Bedarf in Funktion, und sorgen dafür, daß Verdünnungsluft oder Kühl­ luft 110b dem vorderen Teil des Brennraumes 122 zugeführt wird. Darüber hinaus sorgt diese Luftzuführung für eine Flam­ menstabilisierung am Ausgang des Brenners 100. Diese Flammen­ stabilisierung wird dann wichtig, wenn es darum geht, die Kompaktheit der Flamme infolge einer radialen Verflachung zu stützen. Bei dem durch die Düse 103 herangeführten Brennstoff handelt es sich um einen flüssigen Brennstoff 112, der allen­ falls mit einem rückgeführten Abgas angereichert sein kann. Dieser Brennstoff 112 wird unter einem spitzen Winkel in den Kegelhohlraum 114 eingedüst. Aus der Düse 103 bildet sich sonach ein kegeliges Brennstoffprofil 105, das von der tan­ gential einströmenden rotierenden Verbrennungsluft 115 umschlossen wird. In axialer Richtung wird die Konzentration des Brennstoffes 112 fortlaufend durch die einströmenden Ver­ brennungsluft 115 zu einer optimalen Vermischung abgebaut. Wird der Brenner 100 mit einem gasförmigen Brennstoff 113 betrieben, so geschieht dies vorzugsweise über Öffnungsdüsen 117 eingebracht, wobei die Bildung dieses Brennstoff/Luft-Gemisches direkt am Ende der Lufteintrittsschlitze 119, 120 zustande kommt. Bei der Eindüsung des Brennstoffes 112 über die Düse 103 wird im Bereich des Wirbelaufplatzens, also im Bereich der Rückströmzone 106 am Ende des Brenners 100, die optimale, homogene Brennstoffkonzentration über den Quer­ schnitt erreicht. Die Zündung erfolgt an der Spitze der Rück­ strömzone 106. Erst an dieser Stelle kann eine stabile Flam­ menfront 107 entstehen. Ein Rückschlag der Flamme ins Innere des Brenners 100, wie dies bei bekannten Vormischstrecken latent der Fall ist, wogegen dort mit komplizierten Flammen­ haltern Abhilfe gesucht wird, ist hier nicht zu befürchten. Ist die Verbrennungsluft 115 zusätzlich vorgeheizt oder mit einem rückgeführten Abgas angereichert, so unterstützt dies die Verdampfung des flüssigen Brennstoffes 112 nachhaltig, bevor die Verbrennungszone erreicht wird. Die gleichen Überlegungen gelten auch, wenn über die Leitungen 108, 109 statt gasförmige flüssige Brennstoffe zugeführt werden. Bei der Gestaltung der kegeligen Teilkörper 101, 102 hinsichtlich Kegelwinkel und Breite der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 sind enge Grenzen einzuhalten, damit sich das gewünschte Strömungsfeld der Verbrennungsluft 115 mit der Strömungszone 106 am Ausgang des Brenners einstellen kann. Allgemein ist zu sagen, daß eine Verkleinerung der tangen­ tialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 die Rückströmzone 106 weiter stromaufwärts verschiebt, wodurch dann allerdings das Gemisch früher zur Zündung kommt. Immerhin ist festzustellen, daß die einmal fixierte Rückströmzone 106 an sich positions­ stabil ist, denn die Drallzahl nimmt in Strömungsrichtung im Bereich der Kegelform des Brenners 100 zu. Die Axialgeschwin­ digkeit innerhalb des Brenners 100 läßt sich durch eine ent­ sprechende nicht gezeigte Zuführung eines axialen Verbren­ nungsluftstromes verändern. Die Konstruktion des Brenners 100 eignet sich des weiteren vorzüglich, die Größe der tangen­ tialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 zu verändern, womit ohne Veränderung der Baulänge des Brenners 100 eine relativ große betriebliche Bandbreite erfaßt werden kann.

Aus Fig. 4-6 geht nunmehr die geometrische Konfiguration der Leitbleche 121a, 121b hervor. Sie haben Strömungseinleitungs­ funktion, wobei diese, entsprechend ihrer Länge, das jewei­ lige Ende der kegeligen Teilkörper 101, 102 in Anströmungs­ richtung gegenüber der Verbrennungsluft 115 verlängern. Die Kanalisierung der Verbrennungsluft 115 in den Kegelhohlraum 114 kann durch öffnen bzw. Schließen der Leitbleche 121a, 121b um einen im Bereich des Eintritts dieses Kanals in den Kegelhohlraum 114 plazierten Drehpunkt 123 optimiert werden, insbesondere ist dies vonnöten, wenn die ursprüngliche Spalt­ größe der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 verän­ dert wird. Selbstverständlich können diese dynamische Vorkeh­ rungen auch statisch vorgesehen werden, indem bedarfsmäßige Leitbleche einen festen Bestandteil mit den kegeligen Teil­ körpern 101, 102 bilden. Ebenfalls kann der Brenner 100 auch ohne Leitbleche betrieben werden, oder es können andere Hilfsmittel hierfür vorgesehen werden.

Bezugszeichenliste

1 Flammrohr
2, 3 Rohre
4 Ringraum
5 Ringleitung
6 Bohrungen
7 Verzweigungen
8 Brennstoff
9 Luft
10 Heißgase
11, 12, 13 Verbrennungsstufen
11a, 12a, 13a Luft/Brennstoff-Gemische
14 Flammrohr
15 CO-Ausbrand
100 Brenner
101, 102 Teilkörper
101a, 102a Zylindrische Angangsteile
101b, 102b Längssymmetrieachsen
103 Brennstoffdüse
104 Brennstoffeindüsung
105 Brennstoffeindüsungsprofil
106 Rückströmzone (Vortex Breakdown)
107 Flammenfront
108, 109 Brennstoffleitungen
110 Frontwand
110a Luftbohrungen
110b Kühlluft
112 Flüssiger Brennstoff
113 Gasförmiger Brennstoff
114 Kegelhohlraum
115 Verbrennungsluft
116 Brennstoff-Eindüsung
117 Brennstoffdüsen
119, 120 Tangentiale Lufteintrittsschlitze
121a, 121b Leitbleche
122 Brennraum
123 Drehpunkt der Leitbleche
200, 300 Mischer
400 Mischer

Claims (9)

1. Verbrennungsverfahren für atmosphärische Feuerungen, bei welchem die in einem Vormischbrenner mit einem flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoff erzeugten Heißgase in ein Flammrohr geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißgase (10) in Strömungsrichtung des Flammrohres (1, 14) durch eine gestufte selbstzündende Verbrennung eine weitere kalorische Aufbereitung durchlaufen, daß diese Verbrennung über mindestens eine Nachverbrennungsstufe (11, 12, 13) mit einem individuell zubereiteten Luft/Brennstoff-Gemisch (11a, 12a, 13a) durchgeführt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verbrennungsverfahrens nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung im wesentlichen aus einem Vormischbrenner und einem Flammrohr besteht, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Flammrohr (1, 14) zu jeder Nachverbren­ nungsstufe (11, 12, 13) mindestens einen Luft/Brennstoff-Mischer (200, 300, 400) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft/Brennstoff-Mischer (200, 300) gegenüber dem Flammrohr (1) axial angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft/Brennstoff-Mischer (400) gegenüber dem Flammrohr (14) radial angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vormischbrenner (100) aus mindestens zwei hohlen, kegelförmi­ gen, in Strömungsrichtung ineinandergeschachtelten Teilkör­ pern (101, 102) besteht, deren jeweilige Längssymmetrieachsen (101b, 102b) gegeneinander versetzt verlaufen, daß die benachbarten Wandungen der Teilkörper (101, 102) in deren Längserstreckung tangentiale Kanäle (119, 120) für einen Ver­ brennungsluftstrom (115) bilden, daß im von den Teilkörpern (101, 102) gebildeten Kegelhohlraum (114) mindestens eine Brennstoffdüse (103) vorhanden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der tangentialen Kanäle (119, 120) in deren Längser­ streckung weitere Brennstoffdüsen (117) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Teilkörper (101, 102) in Strömungsrichtung unter einem festen Winkel kegelig erweitern.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkörper (101, 102) in Strömungsrichtung eine zunehmende Kegelneigung aufweisen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkörper (101, 102) in Strömungsrichtung eine abnehmende Kegelneigung aufweisen.