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EP2220433A1 - Verfahren und vorrichtung zur verbrennung von wasserstoff in einem vormischbrenner - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur verbrennung von wasserstoff in einem vormischbrenner

Info

Publication number
EP2220433A1
EP2220433A1 EP08854401A EP08854401A EP2220433A1 EP 2220433 A1 EP2220433 A1 EP 2220433A1 EP 08854401 A EP08854401 A EP 08854401A EP 08854401 A EP08854401 A EP 08854401A EP 2220433 A1 EP2220433 A1 EP 2220433A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
hydrogen
burner
transition section
outlet openings
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP08854401A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2220433B1 (de
Inventor
Adnan Eroglu
Klaus DÖBBELING
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Technology GmbH
Original Assignee
Alstom Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alstom Technology AG filed Critical Alstom Technology AG
Publication of EP2220433A1 publication Critical patent/EP2220433A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2220433B1 publication Critical patent/EP2220433B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/286—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
    • 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 
    • F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/002—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/40—Mixing tubes or chambers; Burner heads
    • F23D11/402—Mixing chambers downstream of the nozzle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D17/00—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
    • F23D17/002—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or liquid fuel
    • 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 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/07002—Premix burners with air inlet slots obtained between offset curved wall surfaces, e.g. double cone burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00002—Gas turbine combustors adapted for fuels having low heating value [LHV]

Definitions

  • the present invention relates to a burner for operating premixed combustion with one or more fuels. It also relates to a method of operating such a burner.
  • a per se known and technically controllable way to reduce the CO 2 emission in combustion power plants consists in the removal of carbon from the fuels reaching the combustion before the introduction of the fuel into the combustion chamber.
  • This requires appropriate fuel pretreatments such as For example, the partial oxidation of the fuel with oxygen and / or a pretreatment of the fuel with water vapor.
  • Such pretreated fuels usually contain a large amount of H 2 and CO, and depending on the mixing ratios have calorific values, which are generally lower than those of natural gas.
  • Mbtu or Lbtu gases are not readily suitable for use in conventional burners designed for the combustion of natural gases such as natural gas, as described, for example, in EP 0 321 809 B1, US Pat. EP 0 780 629 A2, WO 93/17279 and EP 1 070 915 A1 are removable. These documents all form an integral part of the present description.
  • liquid and / or gaseous fuel which is formed in the interior of the premix burner is fed to form a homogeneous fuel-air mixture.
  • gaseous fuels are synthetically treated as an alternative to or in combination with combustion conventional fuel types, so there are special requirements for the design of conventional Vormischbrennersysteme.
  • synthesis gases for feeding into burner systems require a multiple fuel volume flow compared to comparable burners operated with natural gas, so that significantly different flow pulse ratios result.
  • WO 2006/058843 A1 describes a method and a burner for burning gaseous, liquid and hydrogen-containing or hydrogen-containing fuel, hereinafter referred to as synthesis gas.
  • a double-cone burner with downstream mixing section according to EP 0 780 629 A2 is used, which is shown schematically in longitudinal section in FIGS. 2a and 2b.
  • the premix burner arrangement provides a conically expanding swirl generator 1, which is bounded by swirl shells 2. Axially and coaxially about the center axis A of the swirl generator 1 means for supplying fuel are provided.
  • liquid fuel B fl reaches the swirling space through an injection nozzle 3 positioned along the burner axis A at the location of the smallest inner diameter of the swirl generator 1.
  • the forming within the swirl generator 1 fuel-air mixture passes in the form of a swirl flow through a transition section 6, in which the Swirl flow stabilizing fluid 7 are provided, in a mixing tube 8, along which a completely homogeneous mixing of the forming fuel-air mixture takes place before the ignitable fuel-air mixture within a downstream of the mixing tube 8 subsequent combustion chamber B is ignited. Due to an unsteady flow cross-sectional enlargement in the transition from the mixing tube 8 into the combustion chamber B, the swirl flow of the mixed fuel-air mixture bursts to form a remindströmzone in the form of a remindblasblase RB, in which adjusts a spatially stable flame front.
  • the invention has the object of providing a device for combustion of hydrogen-containing or consisting of hydrogen fuel with a burner of the type mentioned above, with the features of the preamble of claim 1 characterized in that improved combustion results in terms of reduced nitrogen oxide emission values, but especially in terms on a much reduced risk of flashback, to be won.
  • the premix burner an efficient Burner operation, which allows the combustion of both natural gas, petroleum and synthesis gases, ie hydrogen-containing or consisting of hydrogen fuels.
  • synthesis gas a device for combustion of hydrogen-containing or consisting of hydrogen fuel, hereinafter referred to as synthesis gas, characterized by the features of the preamble of claim 1 characterized in that along the transition section, a third means for feeding the synthesis gas and a fourth means for optional supply of the synthesis gas or the gaseous fuel, preferably in the form of natural gas, are provided.
  • feeding the synthesis gas in the region of the transition section as close to the wall as possible contributes to the wall-near flow velocity profile, in particular in the area of the flow path Mixing tube, raise and decisively flatten the illustrated in Fig. 2a significant increase in the flow velocity along the burner axis, which advantageously adjusts a lower near-wall flow vortex formation and associated with the risk of flashback is reduced.
  • the synthesis gas which is much lighter in comparison to the swirling flow which propagates axially within the burner, is easier to mix in the direction of the radially inner flow regions, so that it enters the combustion chamber, which adjoins the mixing tube, before it enters the combustion chamber completely mixed fuel-air mixture can form.
  • the natural gas feed is made with a radial component relative to the burner axis in order to obtain the most effective and homogeneous mixing of the injected natural gas with the axially spreading swirl flow.
  • the outlet openings through which the synthesis gas, ie the hydrogen fuel to dimension larger than the outlet openings through which usually natural gas is applied in the region of the transition section.
  • the radial component With the respective fuels are fed into the interior of the burner in the region of the transition section, in the light of a very rapid and efficient mixing and at the same time taking into account a slightest possible irritation of the swirl flow spreading within the burner individually set.
  • a radial angle which is enclosed by the fuel discharge direction of the synthesis gas and the burner axis, to choose greater than that radial angle at which the natural gas is applied in the region of the transition section, especially the latter via a higher flow pulse has and can affect the swirl flow noticeably.
  • a preferred embodiment provides in each case in the transition section circularly distributed equal outlet openings, is applied by the synthesis gas into the interior of the burner. All outlet openings are connected to a common, preferably the transition section circular enclosing reservoir volume, which is fed via a supply line with synthesis gas. Separately, a further plurality of outlet openings along the transition section, distributed as it were equally circular, over which the gaseous fuel, preferably natural gas, is discharged. The second group of outlet openings is also connected to a uniform reservoir volume, which is supplied with natural gas via a separate supply line.
  • throttle valves are preferably provided, via which a metered and controlled respective fuel supply via the respective outlet openings is possible.
  • a particularly preferred embodiment provides along the supply line, over which normally natural gas is supplied, a three-way valve, which allows the possibility of an alternative feed of either natural gas or synthesis gas. With the aid of such a three-way valve, it is thus possible to dispense synthesis gases over all the outlet openings provided within the transition section.
  • the respective fuel feeds do not affect each other sustainably, for example, by penetration of natural gas in the region of the outlet openings are discharged through the syngas or vice versa, are the outlet openings of the respective types of fuel arranged in a circle offset from one another.
  • the outlet openings through which natural gas is discharged can be arranged downstream of the outlet openings, through which synthesis gas is discharged. Further details regarding the arrangement and design of a solution designed according to the transition section can be found in the further description with reference to the embodiments.
  • FIG. 1 longitudinal section through a solution according formed
  • 4 and 5 are longitudinal sectional views through solution according trained premix burner in different modes. Ways to carry out the invention, industrial usability
  • a premix burner assembly formed in accordance with the invention is shown in longitudinal section.
  • the components of the premix burner arrangement already described with reference to FIGS. 2a and b reference is made to avoid repetition, particularly since the reference numbers entered in FIG. 1 are identical to those in FIGS. 2a and b.
  • two separate means 9, 10 are provided for feeding fuel into the region of the mixing region adjoining the transition section 6, which is enclosed by the mixing tube 8.
  • the means 9 a plurality within the transition region 6 circularly uniformly distributed outlet openings 9 'before, all of which are connected via individual feed channels to the transition section 6 peripherally comprehensive reservoir volume 9 ", which in turn via a supply line 9'" with hydrogen-containing or Hydrogen existing fuel B H 2 is supplied.
  • the means 10 also within the transition piece 6 circularly equal outlet openings 10 'before, which are connected via connecting channels with a reservoir volume 10 ", which surrounds the transition section 6 also peripherally and via a supply line 10'" preferably supplied with natural gas B EC ,
  • outlet openings 9 'for the discharge of synthesis gas are dimensioned larger than those outlet openings 10', through which the natural gas discharge is carried out.
  • individual supply lines 9 '"and 10'" corresponding throttle valves are provided (not shown) through which the fuel supply can be adjusted individually.
  • the outlet openings 9 'and 10' are arranged in a circular offset from one another, so that a negative mutual influence of the fuel inlet is excluded. So it should be avoided that natural gas is introduced into the openings 9 'through which Synthesis gas is applied and vice versa. Likewise, it makes sense to arrange the natural gas outlet openings 10 'downstream of those outlet openings 9' through which synthesis gas is discharged.
  • both the natural gas and the synthesis gas can be fed into the interior of the swirl flow D with a corresponding radial component separated from one another by corresponding outlet openings 9 ', 10'.
  • the fuel discharge takes place with regard to the spatial adjustment of the fuel output as well as with regard to the flow velocity at which the fuel is discharged, taking into account as minimal disturbance of the swirl flow D and optimal mixing of the discharged fuel with the swirl flow.
  • the transition section 6 is surrounded by the reservoir volume 9 ", which is filled with synthesis gas B H2 . Via the feed channels 9""projecting through the transition section 6, the synthesis gas B H2 reaches the area of the swirl flow D, without losing the flow characteristic of the flow path Drirl flow D essentially irritate.
  • the feed ducts 10 "" for the supply of natural gas in the cross-sectional view according to FIG. 3 are likewise shown.
  • the arrangement of the individual channels makes it clear that an injection of the respective fuel types takes place without influencing and obstructing the other type of fuel.
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through a premix burner designed in accordance with the solution, in which only a natural gas feed takes place via the outlet openings 10 '. It is assumed that a not further along the 5, an operating mode is shown in which synthesis gas is fed into the swirl flow both via the outlet openings 9 'and 10'. 'Provided a three-way valve, not shown, via which an alternative filling of the reservoir volume 10' is possible either with natural gas or with synthesis gas. In the case of FIG. 5, therefore, the reservoir volume 10 'is also filled with synthesis gas, so that a double synthesis gas admixture results to the swirl flow forming inside the burner arrangement.
  • the measure according to the solution triggers a space problem which is always present in burner construction, in that in addition to the use of the means for supplying natural gas, the same means can also be used for the extended supply of synthesis gas.
  • the Flammenschisiko can be significantly reduced by the inventive measure, especially since a fuel accumulation both near the wall and along the burner axis by appropriate adjustment of the fuel inlet properties is avoidable.
  • the supply of synthesis gas along the transition section helps to reduce the nitrogen oxide emissions, especially since the synthesis gas due to its lighter weight against the centrifugal forces acting in the swirl flow, is relatively homogeneously distributed along the entire flow cross-section.
  • transition portion is formed as a simple and robust component, fuel feed channels and fuel reservoirs to be connected thereto can be easily and simply realized therein.
  • the solution according to the burner assembly provides a maximum of variability in the operation of a burner with different types of fuel and their combinations.
  • a clever arrangement of the respective outlet openings along the transition section can be dispensed with a corresponding flushing of the outlet openings with air.

Landscapes

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Abstract

Beschrieben wird eine Vorrichtung zur Verbrennung von Wasserstoff enthaltenden oder aus Wasserstoff bestehenden Brennstoff mit einem Brenner, der einen Drallerzeuger (1) sowie Mittel zur Brennstoffeinspeisung sowie Mittel zur Einspeisung von Verbrennungsluft (L) in den Drallerzeuger (1) vorsieht, wobei ein erstes Mittel (3) zur Flüssigbrennstoffeinspeisung längs einer Brennerachse (A) und ein zweites Mittel zur Einspeisung von Flüssigbrennstoff oder von gasförmigen Brennstoff längs tangential vom Drallerzeuger (1) begrenzten Lufteintrittsschlitzen (4) vorgesehen sind, einem stromab an den Drallerzeuger (1) anschliessenden Übergangsabschnitt (6) sowie einem an den Übergangsabschnitt (6) stromab anschliessenden Mischrohr (8), das mit einem unsteten Strömungsquerschnittübergang in eine Brennkammer (B) mündet. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass längs des Übergangsabschnittes (6) ein drittes Mittel (9) zur Einspeisung des den Wasserstoff enthaltenden oder aus Wasserstoff bestehenden Brennstoffs sowie ein viertes Mittel (10) zur wahlweisen Einspeisung des den Wasserstoff enthaltenden oder aus Wasserstoff bestehenden Brennstoffs oder des gasförmigen Brennstoffs vorgesehen sind.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung von Wasserstoff in einem
Vormischbrenner
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brenner für den Betrieb einer Vormischverbrennung mit einem oder mehreren Brennstoffen. Sie betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Brenners.
Stand der Technik
Durch das nahezu weltweite Bestreben hinsichtlich der Reduzierung von Treibhausgasen in die Atmosphäre, nicht zuletzt festgelegt im sogenannten Kioto- Protokoll, soll die im Jahre 2010 zu erwartende Emission von Treibhausgasen auf den gleichen Stand reduziert werden wie im Jahre 1990. Zur Umsetzung dieses Vorhabens bedarf es grosser Anstrengungen, insbesondere den Beitrag an anthropogen-bedingten CO2-Freisetzungen zu reduzieren. Etwa ein Drittel des durch den Menschen in die Atmosphäre freigesetzten CO2 ist auf die Energieerzeugung zurückzuführen, bei der zumeist fossilen Brennstoffe in Kraftwerksanlagen zur Stromerzeugung verbrannt werden. Insbesondere durch den Einsatz moderner Technologien sowie durch zusätzliche politische Rahmenbedingungen kann auf dem Energie erzeugenden Sektor ein erhebliches Einsparungspotential zur Vermeidung eines weiter zunehmenden CO2-Ausstosses gesehen werden.
Eine an sich bekannte und technisch beherrschbare Möglichkeit die CO2-Emission in Verbrennungskraftwerken zu reduzieren, besteht im Entzug von Kohlenstoff aus den zur Verbrennung gelangenden Brennstoffen noch vor Einleiten des Brennstoffes in die Brennkammer. Dies setzt entsprechende Brennstoffvorbehandlungen voraus, wie beispielsweise die teilweise Oxidation des Brennstoffes mit Sauerstoff und/oder eine Vorbehandlung des Brennstoffes mit Wasserdampf. Derartig vorbehandelte Brennstoffe weisen zumeist einen grossen Anteil von H2 und CO auf, und verfügen je nach Mischungsverhältnissen über Heizwerte, die in der Regel unter jenen von natürlichem Erdgas liegen. In Abhängigkeit ihres Heizwertes werden derartig synthetisch hergestellten Gase als Mbtu- oder Lbtu-Gase bezeichnet, die sich nicht ohne weiteres für den Einsatz in herkömmlichen, für die Verbrennung von Naturgasen wie Erdgas konzipierte Brenner eignen, wie sie beispielsweise der EP 0 321 809 B1 , EP 0 780 629 A2, WO 93/17279 sowie der EP 1 070 915 A1 entnehmbar sind. Diese Druckschriften bilden allesamt einen integrierenden Bestandteil der vorliegenden Beschreibung. In allen vorstehenden Druckschriften sind Brenner vom Typ der Brennstoffvormischung beschrieben, bei denen jeweils eine sich in Strömungsrichtung konisch erweiternde Drallströmung aus Verbrennungsluft und beigemischtem Brennstoff erzeugt wird, die in Strömungsrichtung nach Austritt aus dem Brenner möglichst nach Erreichen eines homogenen Luft-Brennstoff-Gemisches durch den zunehmenden Drall instabil wird und in eine ringförmige Drallströmung mit Rückströmung im Kern übergeht. Rein vorrichtungsgemäss besteht auch die Möglichkeit, ein zylindrisches oder quasizylindrisches Rohr vorzusehen, in welches die Luft über Längsschlitze ins Innere des Rohres strömt, wobei die erwünschte Drallbildung der Luft zur Maximierung der angestrebten Vormischung mit einem an passender Stelle eingedüsten Brennstoff durch einen konisch verlaufenden Innenkörper bereitgestellt wird, wobei dieser Innenkörper in Strömungsrichtung die konische Verjüngung aufweist, wie dies beispielsweise aus EP-O 777 081 A1 hervorgeht. Auch diese Ausführungsart bildet einen integrierenden Bestandteil der vorliegenden Beschreibung.
Je nach Brennerkonzept sowie in Abhängigkeit der Brennerleistung wird der sich im Inneren des Vormischbrenners bildenden Drallströmung flüssiger und/oder gasförmiger Brennstoff zur Ausbildung eines möglichst homogenen Brennstoff- Luftgemisches eingespeist. Gilt es jedoch, wie vorstehend erwähnt, zu Zwecken einer reduzierten Schadstoff-, insbesondere CO2-Emission synthetisch aufbereitete, gasförmige Brennstoffe alternativ zu oder in Kombination mit der Verbrennung herkömmlicher Brennstoffarten einzusetzen, so ergeben sich besondere Anforderungen an die konstruktive Auslegung herkömmlicher Vormischbrennersysteme. So erfordern Synthesegase zur Einspeisung in Brennersysteme einen vielfachen Brennstoff-Volumenstrom gegenüber vergleichbaren mit Erdgas betriebenen Brennern, so dass sich deutlich unterschiedliche Strömungsimpulsverhältnisse ergeben. Aufgrund des hohen Anteils an Wasserstoff im Synthesegas und der damit verbundenen niedrigen Zündtemperatur und hohen Flammengeschwindigkeit des Wasserstoffes, besteht eine hohe Reaktionsneigung des Brennstoffes, die zu einer erhöhten Rückzündgefahr führt. Um dies zu vermeiden, gilt es die mittlere Verweilzeit von zündfähigem Brennstoff-Luftgemisch innerhalb des Brenners möglichst zu reduzieren.
In der WO 2006/058843 A1 ist ein Verfahren sowie ein Brenner zur Verbrennung von gasförmigen, flüssigen sowie von Wasserstoff enthaltenden oder aus Wasserstoff bestehenden Brennstoff, nachfolgend als Synthesegas bezeichnet, beschrieben. In diesem Fall wird ein Doppelkegelbrenner mit nach geschalteter Mischstrecke gemäss der EP 0 780 629 A2 eingesetzt, der in Figur 2a und b in Längsschnittdarstellung schematisiert dargestellt ist. Die Vormischbrenneranordnung sieht einen sich konisch erweiternden Drallerzeuger 1 vor, der von Drallschalen 2 begrenzt ist. Axial sowie koaxial um die Mittenachse A des Drallerzeugers 1 sind Mittel zur Einspeisung von Brennstoff vorgesehen. So gelangt Flüssigbrennstoff Bfl durch eine längs der Brennerachse A am Ort des kleinsten Innendurchmessers des Drallerzeugers 1 positionierte Einspritzdüse 3 in den Drallraum. Längs tangentialer Lufteintrittsschlitze 4, über die Verbrennungsluft L mit tangentialer Strömungsrichtung in den Drallraum eintritt, wird gasförmiger Brennstoff B9, vorzugsweise Erdgas, der Verbrennungsluft L beigemischt. Zusätzlich sind Eindüsungsvorrichtungen 5 vorgesehen (siehe Fig. 2b), die der weiteren Einspeisung von Wasserstoff enthaltenden Synthesegas BH2 dienen.
Das sich innerhalb des Drallerzeugers 1 ausbildende Brennstoff-Luftgemisch gelangt in Form einer Drallströmung durch einen Übergangsabschnitt 6, in dem die Drallströmung stabilisierenden Strömungsmittel 7 vorgesehen sind, in ein Mischrohr 8, längs dem eine vollständig homogene Durchmischung des sich ausbildenden Brennstoff-Luftgemisches erfolgt, bevor das zündfähige Brennstoff-Luftgemisch innerhalb einer sich stromab an das Mischrohr 8 anschliessenden Brennkammer B gezündet wird. Aufgrund einer unsteten Strömungsquerschnittvergrößerung beim Übergang vom Mischrohr 8 in die Brennkammer B platzt die Drallströmung des durchmischten Brennstoff-Luftgemisches unter Ausbildung einer Rückströmzone in Form einer Rückströmblase RB auf, in der sich eine räumlich stabile Flammenfront einstellt.
Im Bereich des Mischrohrs 8 ist in Fig. 2a die axiale
Strömungsgeschwindigkeitsverteilung der sich axialwärts längs des Mischrohrs 8 ausbreitenden Drallströmung dargestellt. Es zeigt sich, dass die Strömungsgeschwindigkeit in Achsnähe maximal ist und typischerweise drei bis vier mal über dem Geschwindigkeitsniveau im Bereich der Mischrohrwand liegt. Dies führt ohne weitere Maßnahmen zur Ausbildung einer wandnahen Wirbelschicht, in der sich innerhalb stationärer Wirbel überhöhte Brennstoffkonzentrationen ansammeln können, die wiederum zum Flammenrückschlag in den Bereich des Mischrohrs führen. Hinzu kommt, dass eine axiale oder koaxiale Einspeisung von Wasserstoff enthaltendem Synthesegas, wie es in der vorstehend zitierten Druckschrift der Fall ist, zu einer erhöhten achsnahen Temperaturverteilung kommt, die letztlich mitursächlich für erhöhte Stickoxydemissionswerte ist.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Verbrennung von Wasserstoff enthaltenden oder aus Wasserstoff bestehenden Brennstoff mit einem Brenner der vorstehend genannten Art, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 dadurch auszubilden, dass verbesserte Verbrennungsergebnisse hinsichtlich reduzierter Stickoxydemissionswerte, aber insbesondere auch in Hinblick auf eine deutlich reduziertere Flammenrückschlaggefahr, gewonnen werden sollen. Insbesondere soll es möglich sein, den Vormischbrenner einem effizienten Brennerbetrieb zugänglich zu machen, der die Verbrennung sowohl von Erdgas, Erdöl als auch von Synthesegasen, d.h. Wasserstoff enthaltende oder aus Wasserstoff bestehende Brennstoffe ermöglicht.
Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist in den Ansprüchen 1 und 9 angegeben. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der weiteren Beschreibung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele zu entnehmen. Ausdrücklich wird darauf hingewiesen, dass der Inhalt sämtlicher Ansprüche zum gesamten Offenbarungsgehalt der Beschreibung zählt.
Lösungsgemäss zeichnet sich eine Vorrichtung zur Verbrennung von Wasserstoff enthaltenden oder aus Wasserstoff bestehenden Brennstoff, im folgenden als Synthesegas, bezeichnet, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 dadurch aus, dass längs des Übergangsabschnittes ein drittes Mittel zur Einspeisung des Synthesegases sowie ein viertes Mittel zur wahlweisen Einspeisung des Synthesegases oder des gasförmigen Brennstoffes, vorzugsweise in Form von Erdgas, vorgesehen sind.
Durch Vorsehen zweier separater Einspeisungsmöglichkeiten sowohl von Synthesegas als auch von Erdgas längs des Übergangsstückes zwischen dem Drallerzeuger und dem Mischrohr, eröffnet sich für das an sich bekannte Brennerkonzept eines Vormischbrenners ein überaus hoher Grad an Flexibilität im Hinblick auf den Betrieb mit unterschiedlichen Brennstoffen und Brennstoffkombinationen. Ein derartig lösungsgemäss modifizierter Vormischbrenner lässt sich nicht zuletzt auch in Abhängigkeit der Brennerlast individuell, in gestufter Weise mit unterschiedlichen Brennstoffzuführungen betreiben, wobei in besonders vorteilhafter Weise die an sich kritischen Eigenschaften bezüglich der Verbrennung von Synthesegasen durch die gezielte Einspeisung längs des Übergangsabschnittes in vorteilhafter Weise genutzt werden können. So trägt eine möglichst wandnahe Einspeisung des Synthesegases im Bereich des Übergangsabschnittes dazu bei, das wandnahe Strömungsgeschwindigkeitsprofil, insbesondere im Bereich des Mischrohres, anzuheben und die in Fig. 2a dargestellte deutliche Überhöhung der Strömungsgeschwindigkeit längs der Brennerachse entscheidend abzuflachen, wodurch sich in vorteilhafter weise eine geringere wandnahe Strömungswirbelbildung einstellt und damit verbunden die Flammenrückschlaggefahr reduziert wird. Zum anderen vermag sich das im Vergleich zu der sich innerhalb des Brenners axial ausbreitenden Drallströmung sehr viel leichtere Synthesegas leichter in Richtung der radial innen liegenden Strömungsbereiche zu durchmischen, so dass sich noch vor Eintritt in die Brennkammer, die sich stromab an das Mischrohr anschliesst, ein vollständig durchmischtes Brennstoff-Luft-Gemisch ausbilden kann. Durch die Zentrifugalkraft unterstützte Durchmischung des leichteren Synthesegases im Vergleich zu den Luftanteilen innerhalb der Drallströmung ist es möglich, die Synthesegaseinspeisung mit nur geringen radialen Eintrittswinkel in die sich axialwärts innerhalb des Brenners ausbreitende Drallströmung vorzunehmen, ohne dabei die Drallströmung merklich in ihrem Strömungsverhalten zu beeinträchtigen bzw. zu irritieren.
In gleicher weise gilt es, die Einspeisung des Erdgases innerhalb des Übergangsabschnittes vorzunehmen, d.h. die Strömungsrichtung und der Strömungsimpuls der aus den für die Erdgaseinspeisung vorgesehenen Austrittsöffnungen in den Bereich des Übergangsabschnittes sind an die lokalen Strömungsverhältnisse der sich innerhalb des Brenners ausbildenden Drallströmung angepasst, ohne dabei diese über Gebühr zu irritieren. Dennoch wird auch die Erdgaseinspeisung mit einer Radialkomponente relativ zur Brennerachse vorgenommen, um eine möglichst effektive und homogene Durchmischung des eingespeisten Erdgases mit der sich axialwärts ausbreitenden Drallströmung zu erhalten.
Aufgrund der unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften hinsichtlich Dichte, Brennwerteigenschaften und Zündverhalten sind die Austrittsöffnungen, durch die das Synthesegas, d.h. der Wasserstoff aufweisende Brennstoff, größer zu dimensionieren, als die Austrittsöffnungen, durch die für gewöhnlich Erdgas im Bereich des Übergangsabschnittes ausgebracht wird. Auch die Radialkomponente, mit der die jeweiligen Brennstoffe in das Innere des Brenners im Bereich des Übergangsabschnittes eingespeist werden, ist im Lichte einer möglichst raschen und effizienten Durchmischung und zugleich unter Berücksichtigung einer möglichst geringfügigen Irritation der sich innerhalb des Brenners ausbreitenden Drallströmung individuell einzustellen. Im Hinblick auf eine möglichst geringe Strömungsirritation der Drallströmung ist ein Radialwinkel, der durch die Brennstoffaustragsrichtung des Synthesegases und der Brennerachse eingeschlossen wird, größer zu wählen, als jener Radialwinkel, mit dem das Erdgas im Bereich des Übergangsabschnittes ausgebracht wird, zumal letzteres über einen höheren Strömungsimpuls verfügt und die Drallströmung merklicher zu beeinträchtigen vermag.
Eine bevorzugte Ausführungsvariante sieht jeweils im Übergangsabschnitt zirkulär gleich verteilt angeordnete Austrittsöffnungen vor, durch die Synthesegas in das Innere des Brenners ausgebracht wird. Sämtliche Austrittsöffnungen sind mit einem gemeinsamen, vorzugsweise den Übergangsabschnitt zirkulär umschliessenden Reservoirvolumen verbunden, das über eine Versorgungsleitung mit Synthesegas gespeist wird. Separat hierzu ist eine weitere Vielzahl von Austrittsöffnungen längs des Übergangsabschnittes, gleichsam ebenso zirkulär gleich verteilt vorgesehen, über die der gasförmige Brennstoff, vorzugsweise Erdgas, ausgetragen wird. Auch die zweite Gruppe von Austrittsöffnungen ist jeweils mit einem einheitlichen Reservoirvolumen verbunden, das über eine separate Versorgungsleitung mit Erdgas gespeist wird. Längs der jeweiligen Versorgungsleitungen sind vorzugsweise Drosselventile vorgesehen, über die eine dosierte und kontrollierte jeweilige Brennstoffzuführung über die entsprechenden Austrittsöffnungen möglich ist.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht längs der Versorgungsleitung, über die im Normalfall Erdgas zugeführt wird, ein Dreiwegeventil vor, das die Möglichkeit einer alternativen Einspeisung entweder von Erdgas oder von Synthesegas ermöglicht. Mit Hilfe eines derartigen Dreiwegeventils ist es somit möglich, über sämtliche innerhalb des Übergangsabschnittes vorgesehene Austrittsöffnungen Synthesegase auszubringen. Um zu verhindern, dass bei einem gemischten Betrieb, d.h. bei gleichzeitiger Einspeisung sowohl von Synthesegas als auch von Erdgas die jeweiligen Brennstoffeinspeisungen sich gegenseitig nicht nachhaltig beeinflussen, beispielsweise durch Eindringen von Erdgas in den Bereich der Austrittsöffnungen, durch die Synthesegas ausgebracht werden oder umgekehrt, sind die Austrittsöffnungen der jeweiligen Brennstoffarten zirkulär versetzt zueinander angeordnet. Vorzugsweise können die Austrittsöffnungen, durch die Erdgas ausgebracht wird, stromab zu den Austrittsöffnungen, durch die Synthesegas ausgebracht wird, angeordnet werden. Weitere Einzelheiten bezüglich Anordnung und Ausbildung eines lösungsgemäss ausgebildeten Übergangsabschnittes sind der weiteren Beschreibung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele zu entnehmen.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 Längsschnitt durch einen lösungsgemäss ausgebildeten
Vormischbrenner,
Fig. 2a, b Längsschnitte durch einen Vormischbrenner nach Stand der Technik,
Fig. 3 Querschnitt durch den Übergangsabschnitt eines lösungsgemäss ausgebildeten Vormischbrenners, sowie
Fig. 4 und 5 Längsschnittdarstellungen durch lösungsgemäss ausgebildete Vormischbrenner in unterschiedlichen Betriebsweisen. Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit
In Fig. 1 ist eine lösungsgemäss ausgebildete Vormischbrenneranordnung in Längsschnittdarstellung gezeigt. Bezüglich der bereits unter Bezugnahme auf Fig. 2a und b beschriebenen Komponenten der Vormischbrenneranordnung wird, um Wiederholungen zu vermeiden, verwiesen, zumal die in Fig. 1 eingetragenen Bezugszeichen identisch mit jenen in den Fig. 2a und b sind. Lösungsgemäss sind im Bereich des Übergangsabschnittes 6 zwei separate Mittel 9, 10 zur Einspeisung von Brennstoff in den Bereich des sich an den Übergangsabschnitt 6 anschliessenden Mischbereich, das von dem Mischrohr 8 umschlossen ist, vorgesehen. So weist das Mittel 9 eine Vielzahl innerhalb des Übergangsbereiches 6 zirkulär gleich verteilte Austrittsöffnungen 9' vor, die allesamt über einzelne Einspeisungskanäle mit einem den Übergangsabschnitt 6 peripher umfassenden Reservoirvolumen 9" verbunden sind, das wiederum über eine Versorgungsleitung 9'" mit Wasserstoff enthaltenden oder aus Wasserstoff bestehenden Brennstoff BH2 versorgt wird. Getrennt hiervon weist das Mittel 10 gleichfalls innerhalb des Übergangsstückes 6 zirkulär gleich verteilte Austrittsöffnungen 10' vor, die über Verbindungskanäle mit einem Reservoirvolumen 10" verbunden sind, das den Übergangsabschnitt 6 gleichfalls peripher umgibt und über eine Versorgungsleitung 10'" vorzugsweise mit Erdgas BEG versorgt.
Aus der Längsschnittdarstellung gemäss Fig. 2 ist ersichtlich, dass die Austrittsöffnungen 9' zum Austrag von Synthesegas größer dimensioniert sind als jene Austrittsöffnungen 10', durch die der Erdgasaustrag vorgenommen wird. Längs der einzelnen Versorgungsleitungen 9'" und 10'" sind entsprechende Drosselventile vorgesehen (nicht dargestellt), durch welche die Brennstoffzuführung individuell eingestellt werden kann.
Im Unterschied zu der in Fig. 2 dargestellten Längsschnittdarstellung, die lediglich eine grobe Schemaskizze der Vormischbrenneranordnung wiedergeben soll, sind die Austrittsöffnungen 9' und 10' zirkulär versetzt zueinander angeordnet, so dass eine negative gegenseitige Beeinflussung des Brennstoffeintrages auszuschliessen ist. So gilt es zu vermeiden, dass Erdgas in die Öffnungen 9' eingetragen wird, durch die Synthesegas ausgebracht wird und umgekehrt. Gleichfalls bietet es sich an, die Erdgas-Austrittsöffnungen 10' stromab zu jenen Austrittsöffnungen 9' anzuordnen, durch die Synthesegas ausgetragen wird.
Gemäss der in Fig. 3 gezeigten Querschnittsdarstellung durch den Übergangsabschnitt 6 kann entnommen werden, dass sowohl das Erdgas als auch das Synthesegas getrennt voneinander durch entsprechende Austrittsöffnungen 9', 10' in das Innere der Drallströmung D mit einer entsprechenden Radialkomponente einspeisbar sind. Der Brennstoffaustrag erfolgt in Hinsicht auf die räumliche Einstellung der Brennstoffausbringung sowie auch im Hinblick auf die Strömungsgeschwindigkeit mit welcher der Brennstoff ausgebracht wird, unter Bedacht auf einer möglichst minimalen Störung der Drallströmung D sowie möglichst optimaler Durchmischung des ausgebrachten Brennstoffes mit der Drallströmung. In Fig. 3 ist der Übergangsabschnitt 6 von dem Reservoirvolumen 9" umgeben, das mit Synthesegas BH2 gefüllt ist. Über die den Übergangsabschnitt 6 durchragende Einspeisungskanäle 9"" gelangt das Synthesegas BH2 in den Bereich der Drallströmung D, ohne dabei die Strömungscharakteristik der Drallströmung D im Wesentlichen zu irritieren.
Zum besseren Verständnis sind gleichfalls auch die Einspeisungskanäle 10"" für die Zufuhr von Erdgas in der Querschnittsdarstellung gemäss Fig. 3 eingezeichnet. Die Anordnung der einzelnen Kanäle verdeutlicht, dass eine Einspeisung der jeweiligen Brennstoffarten ohne Beeinflussung und Behinderung der jeweils anderen Brennstoffart erfolgt. So kann ausgeschlossen werden, dass beispielsweise eingebrachtes Erdgas in die Einspeisungskanäle 9"" gelangen kann, selbst im Falle wenn kein Synthesegas ausgebracht wird. Hierbei geht es im Wesentlichen um die Vermeidung bzw. Reduzierung der Verbrennungs- und Überhitzungsgefahr von leerstehende Brennstoffleitungen.
In Fig. 4 ist eine Längsschnittdarstellung durch einen lösungsgemäss ausgebildeten Vormischbrenner dargestellt, bei dem lediglich eine Erdgaseinspeisung über die Austrittsöffnungen 10' erfolgt. Es sei angenommen, dass eine nicht weiter längs der Versorgungsleitung 9"' vorgesehene Drosseleinheit geschlossen ist. Demgegenüber ist in der Figurendarstellung gemäss Fig. 5 eine Betriebsweise dargestellt, bei der Synthesegas sowohl über die Austrittsöffnungen 9' als auch 10' in die Drallströmung eingespeist wird. In diesem Fall ist längs der Versorgungsleitung 10"' ein nicht dargestelltes Dreiwegeventil vorgesehen, über das eine alternative Befüllung des Reservoirvolumens 10' entweder mit Erdgas oder mit Synthesegas möglich ist. Im Falle der Fig. 5 wird somit auch das Reservoirvolumen 10' mit Synthesegas gefüllt, so dass eine doppelte Synthesegas-Beimengung zu der sich im Inneren der Brenneranordnung ausbildenden Drallströmung ergibt.
Anhand der aus den Fig. 4 und 5 entnehmbaren Strömungsbereichen der jeweils eingespeisten Brennstoffe BH2 sowie BEG ist ersichtlich, dass sich der ausgetragene Brennstoff weder unmittelbar stromab zur jeweiligen Einspeisestelle längs der inneren Wand des Übergangsabschnittes bzw. des Mischrohrs anschmiegt, noch sich im Zentrum längs der Brennerachse A ansammelt. So werden die Brennstoffe jeweils mit ausreichender Radialkomponente in das Innere der sich axialwärts ausbreitenden Drallströmung eingebracht, einerseits um die Drallströmung möglichst wenig zu irritieren, andererseits jedoch, um einen unmittelbaren Wandkontakt zu vermeiden. Die Durchmischung des eingebrachten Synthesegases oder entsprechend des eingebrachten Erdgases über den vollständigen Strömungsquerschnitt wird erst erreicht, kurz vor Erreichen des Übertrittes des Mischrohrs in die Brennkammer, wie dies aus den Fig. 4 und 5 entnommen werden kann.
Die lösungsgemässen Maßnahmen verhelfen der Brenneranordnung zu folgenden Vorteilen:
Die Betriebsweise einer gestuften Einspeisung von Synthesegas innerhalb des Bereiches des Übergangsabschnittes, dies ist der Fall, wenn beide längs des Übergangsabschnittes vorhandenen Brennstoffeinspeisungsmittel kontrolliert und dosiert mit Synthesegas versorgt werden, eröffnet die Möglichkeit der Anpassung des Brennstoffverhältnisses zwischen zwei Einstellungen bezüglich einer Optimierung hinsichtlich Emission und auftretenden Brennkammer-Pulsationen sowie hinsichtlich der Flammenrückschlageigenschaften.
Die lösungsgemässe Maßnahme löst aufgrund ihrer hohen Integrationsfähigkeit ein im Brennerbau stets vorhandenes Platzproblem, indem neben der Nutzung der Mittel zur Erdgaszuführung dieselben Mittel auch zur erweiterten Zuführung von Synthesegas genutzt werden können.
Das Flammenrückschlagrisiko kann durch die erfindungsgemässe Maßnahme erheblich reduziert werden, zumal eine Brennstoffansammlung sowohl in Wandnähe als auch längs der Brennerachse durch entsprechende Einstellung der Brennstoffeintrittseigenschaften vermeidbar ist.
Durch die Einspeisung von Synthesegas mit hohen Strömungsgeschwindigkeit längs der Wandbereiche kann gleichfalls das Flammenrückschlagrisiko vermindert werden.
Ferner verhilft die Einspeisung von Synthesegas längs des Übergangsabschnittes zu einer Verminderung der Stickoxydemissionen, zumal das Synthesegas aufgrund seines leichteren Gewichtes entgegen der in der Drallströmung wirkenden Zentrifugalkräfte, verhältnismäßig rasch längs des gesamten Strömungsquerschnittes homogen verteilt wird.
Da der Übergangsabschnitt als ein einfaches und robustes Bauteil ausgebildet ist, können darin Brennstoffeinspeisungskanäle sowie damit zu verbindende Brennstoffreservoirs leicht und einfach realisiert werden.
Die lösungsgemässe Brenneranordnung bietet ein Höchstmaß an Variabilität hinsichtlich des Betriebes eines Brenners mit unterschiedlichen Brennstoffarten sowie deren Kombinationen. Durch eine geschickte Anordnung der jeweiligen Austrittsöffnungen längs des Übergangsabschnittes kann auf eine entsprechende Freispülung der Austrittsöffnungen mit Luft verzichtet werden.
Durch die Einspeisung von Erdgas und/oder Synthesegas längs des Übergangsabschnittes sind geringere Verweilzeiten insbesondere von Wasserstoff innerhalb des Brenners verbunden. Hierdurch kann der Brenner sicherer betrieben werden, die Flammenrückschlaggefahr wird hierdurch deutlich reduziert..
Bezugszeichenliste
1 Drallerzeuger
2 Drallkegelschalen
3 Einspritzdüse
4 Lufteintrittsschlitz
5 Synthesegaseinspeisungen
6 Übergangsabschnitt
7 Strömungsleitmittel
8 Mischrohr
9 Mittel zur Einspeisung von Synthesegas
9' Austrittsöffnung
9" Synthesegasreservoir
9'" Versorgungsleitung
9"" Einspeisungskanal
10 Mittel zur Einspeisung von Erdgas
10' Austrittsöffnung
10" Reservoir für Erdgas
10'" Versorgungsleitung für Erdgas
10"" Einspeisungskanal
A Brennerachse
B Brennkammer
RB Rückströmblase, Rückströmzone
BEG Erdgas
BH2 Synthesegas
Bg Gasförmiger Brennstoff
BfI Flüssiger Brennstoff
D Drallströmung
L Verbrennungsluft

Claims

Patentansprüche
1. Brenner für den Betrieb eine Vormischverbrennung mit einem oder mehreren Brennstoffen, wobei der Brenner kopfseitig mit einem Drallerzeuger (1 ) ausgerüstet ist, sowie Mittel zur Einspeisung eines Brennstoffes sowie Mittel zur Einbringung von Verbrennungsluft (L) in den Drallerzeuger (1 ) aufweist, wobei ein erstes Mittel (3) zur Einspeisung eines Flüssigbrennstoffes (BfI) und/oder eines gasförmigen Brennstoffes (Bg) längs einer Brennerachse (A) und ein zweites Mittel zur Einspeisung von Flüssigbrennstoff (BfI) und/oder von gasförmigem Brennstoff (Bg) längs tangential vom Drallerzeuger (1 ) begrenzten Lufteintrittsschlitzen (4) vorgesehen sind, wobei der Brenner stromab des Drallerzeugers (1 ) einen unmittelbar anschliessenden Übergangsabschnitt (6) sowie einem an den Übergangsabschnitt (6) stromab anschliessenden Mischrohr (8) aufweist, wobei das Mischrohr (8) mit einem unsteten Strömungsquerschnittübergang in eine Brennkammer (B) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass längs des Übergangsabschnittes (6) und/oder stromab dieses Übergangsabschnittes (6) ein drittes Mittel (9) zur Einspeisung des den Wasserstoff enthaltenden oder aus Wasserstoff bestehenden Brennstoffs sowie ein viertes Mittel (10) zur Einspeisung des den Wasserstoff enthaltenden oder aus Wasserstoff bestehenden Brennstoffs und/oder eines weiteren gasförmigen Brennstoffs vorgesehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Mittel (9) eine Vielzahl einzelner in dem Übergangsabschnitt (6) zirkulär gleich verteilt angebrachter Austrittsöffnungen (9') vorsieht, aus denen der Wasserstoff enthaltende oder aus Wasserstoff bestehende Brennstoff einspeisbar ist, und dass das vierte Mittel (10) eine Vielzahl einzelner in den Übergangsabschnitt (6) zirkulär gleich verteilt angebrachter Austrittsöffnungen (10') vorsieht, aus denen wahlweise der Wasserstoff enthaltende oder aus Wasserstoff bestehende Brennstoff oder der gasförmige Brennstoff einspeisbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte und das vierte Mittel (9, 10) jeweils getrennt voneinander über wenigstens eine Versorgungsleitung (9'", 10'") mit dem jeweiligen Brennstoff versorgbar sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass längs der wenigstens einen, das vierte Mittel (10) mit Brennstoff versorgenden Versorgungsleitung (10'") ein Dreiwegeventil vorgesehen ist, mit dem sowohl eine Versorgungsleitung zur Zuführung des den Wasserstoff enthaltenden oder aus Wasserstoff bestehenden Brennstoffs als auch eine Versorgungsleitung zur Zuführung des gasförmigen Brennstoffes verbunden sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen (9') des dritten Mittels (9) eine größere Öffnungsweite vorsehen als die Austrittsöffnungen (10') des vierten Mittels (10).
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der gasförmige Brennstoff Erdgas ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen (10') des vierten Mittels (10) stromab zu den Austrittsöffnungen (9') des dritten Mittels (9) längs des Übergangsbereiches (6) angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen (10') des vierten Mittels (10) relativ zu den Austrittsöffnungen (9') des dritten Mittels (9) derart längs des Übergangsabschnittes (6) angebracht und ausgerichtet sind, dass ein Überströmen der Austrittsöffnungen (9') des dritten Mittels (9) von dem aus dem vierten Mittel (10) ausgebrachten Brennstoff nicht auftritt.
9. Brenner nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Drallerzeuger (1 ) aus mindestens zwei hohlen in Strömungsrichtung ineinandergeschachtelten sich zu einem Körper ergänzenden Teilkegelschalen besteht, dass der Querschnitt des von den hohlen Teilkegelschalen gebildeten Innenraumes in Strömungsrichtung zunimmt, dass die jeweiligen Längssymmetrieachsen dieser Teilkegelschalen versetzt zueinander verlaufen, dergestalt, dass die benachbarten Wandungen der Teilkegelschalen in deren Längserstreckung tangentiale Schlitze oder Kanäle für die Einströmung einer Verbrennungsluft in den von den Teilkegelschalen gebildeten Innenraum bilden.
10. Brenner nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Drallerzeuger aus mindestens zwei hohlen in Strömungsrichtung ineinandergeschachtelten sich zu einem Körper ergänzenden Teilschalen besteht, dass der Querschnitt des von den hohlen Teilschalen gebildeten Innenraum in Strömungsrichtung zylindrisch oder quasi-zylindrisch verläuft, dass die jeweiligen Längssymmetrieachsen dieser Teilschalen versetzt zueinander verlaufen, dergestalt, dass die benachbarten Wandungen der Teilschalen in deren Längserstreckung tangentiale Schlitze oder Kanäle für die Einströmung einer Verbrennungsluft in den von den Teilschalen gebildeten Innenraum bilden, und dass der Innenraum einen Innenkörper aufweist, dessen Querschnitt in Strömungsrichtung abnimmt.
1 1. Brenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Innerkörper in Strömungsrichtung kegelförmig oder quasi-kegelförmig verläuft.
12. Verfahren zum Betreiben eines Brenners Brenner für eine Vormischverbrennung mit einem oder mehreren Brennstoffen, wobei der Brenner kopfseitig mit einem Drallerzeuger (1 ) ausgerüstet ist, mit Mitteln zur Einspeisung eines Brennstoffes sowie Mitteln zur Einbringung von Verbrennungsluft (L) in den Drallerzeuger (1 ), wobei ein erstes Mittel (3) die Einspeisung eines Flüssigbrennstoffes (BfI) und/oder eines gasförmigen Brennstoffes (Bg) längs einer Brennerachse (A) und ein zweites Mittel die Einspeisung von Flüssigbrennstoff (BfI) und/oder von gasförmigem Brennstoff (Bg) längs tangential vom Drallerzeuger (1 ) begrenzten Lufteintrittsschlitzen (4) sicherstellen, wobei der Brenner stromab des Drallerzeugers (1 ) mit einem unmittelbar anschliessenden Übergangsabschnitt (6) sowie einem an den Übergangsabschnitt (6) stromab anschliessenden Mischrohr (8) versehen ist, wobei das Mischrohr (8) mit einem unsteten Strömungsquerschnittübergang in eine Brennkammer (B) mündet in welcher sich eine Rückströmzone (RB) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass längs des Übergangsabschnittes (6) und/oder stromab dieses Übergangsabschnittes (6) ein drittes Mittel (9) zur Einspeisung des den Wasserstoff enthaltenden oder aus Wasserstoff bestehenden Brennstoffs sowie ein viertes Mittel (10) zur Einspeisung des den Wasserstoff enthaltenden oder aus Wasserstoff bestehenden Brennstoffs und/oder eines weiteren gasförmigen Brennstoffs wirken.
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