VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR SCHADSTOFFARMEN NICHT-KATALYTISCHEN VERBRENNUNG EINES FLÜSSIGEN BRENNSTOFFS

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur schadstoffarmen nicht-katalytischen Verbrennung eines flüssigen Brennstoffs.

[0002] Nach dem Stand der Technik ist aus DE 43 22 109 A ein Brenner bekannt, bei dem ein zündfähiges Gas/Luftgemisch in eine einem Porenkörper vorgeordnete Kammer geführt wird. Zwar ist die Porosität des Porenkörpers so ausgebildet, dass ein Rückschlag einer Flamme in die Kammer nicht möglich ist. Es kann aber nicht ausgeschlossen werden, dass es aus einem anderen Grund zu einer Zündung in der Kammer und damit zur Zerstörung des Brenners kommt.

[0003] Die nachveröffentlichte DE 100 42 479 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur katalytischen Oxidation von Brennstoffen. Dabei werden Brennstoff und Luft in einen Mischraum geleitet, dem ein Katalysator nachgeordnet ist. Es kann hier z.B. bei einer Beschädigung des Katalysators zu einer unerwünschten Zündung im Mischraum kommen.

[0004] Die DE 195 44 417 A1 beschreibt einen katalytischen Brenner zur Verbrennung von Brenngas, insbesondere von Wasserstoff. Dabei werden das Brenngas und die Luft separat in ein poröses Katalysatorelement eingeleitet. Die Mischung und die Verbrennung erfolgen gleichzeitig im Katalysatorelement. Es wird stellenweise keine homogene Mischung zwischen dem Brenngas und der Luft erreicht. Die Verbrennung ist nicht immer vollständig.

[0005] Die DE 196 46 957 A1 beschreibt einen weiteren Brenner nach dem Oberbegriff des Anspruch 12, der zur Verbrennung von Flüssigbrennstoff geeignet ist. Dabei wird ein aus vernebeltem Flüssigbrennstoff und Luft bestehendes Gemisch in einen Porenkörper geleitet. Der Porenkörper ist in seiner Porosität so ausgebildet, dass darin eine verbrennung des Gemischs stattfinden kann. Das Gemisch gelangt über eine Flammensperre in einen stromabwärts nachgeschalteten weiteren Porenkörper mit einer Peclet-Zahl von > 65 und wird dort verbrannt. - Der bekannte Brenner weist eine relativ geringe Leistungsdynamik auf, d.h. er ist nur in einem engen Leistungsbereich modulierbar. Am Düsenaustritt der Zerstäubungsdüse treten im Betrieb hohe Temperaturen auf. Es bilden sich dort Ablagerungen, welche einer gleichförmigen Vernebelung des Flüssigbrennstoffs entgegenwirken. Das wiederum ist einer möglichst schadstoffarmen Verbrennung abträglich.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung angegeben werden, welche eine möglichst rückstandsfreie Verbrennung in einem weiten Leistungsbereich ermöglichen. Ziel der Erfindung ist es insbesondere, einen hoch modulierbaren Brenner anzugeben, der in jedem Leistungsbereich eine besonders schadstoffarme Verbrennung ermöglicht.

[0007] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 12 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 11 und 13 bis 23.

[0008] Nach einer ersten erfindungsgemäßen Lösung ist ein Verfahren zur schadstoffarmen nicht-katalytischen Verbrennung eines flüssigen Brennstoffs mit folgenden Schritten vorgesehen:

1.1 separates Einleiten des flüssigen Brennstoffs in einem nicht zündfähigen Zustand in eine Mischzone,

1.2 Verdampfen des flüssigen Brennstoffs in der Mischzone,

1.3 separates Einleiten eines gasförmigen Oxidationsmittels in die Mischzone,

1.4 Mischen des Brennstoffs und des gasförmigen Oxidationsmittels in der Mischzone, so dass ein zündfähiges Gemisch sich bildet, wobei die Mischzone so ausgebildet ist, dass eine Verbrennung auch bei Erreichen der Zünd-temperatur des Gemischs innerhalb der Mischzone nicht möglich ist, und

1.5 Verbrennen des Gemischs in einer der Mischzone stromabwärts nachgeordneten Verbrennungszone.

[0009] Die Verdampfung des flüssigen Brennstoffs in der Mischzone ermöglicht die Herstellung besonders kompakter Brenner. Dabei ist sichergestellt, dass der durch Verdampfung hergestellte Brennstoff erst in der Mischzone mit dem oxidierenden Gas in Kontakt kommt, so dass sich dort erst ein zündfähiges Gemisch ausbilden kann.

[0010] Nach einer zweiten erfindungsgemäßen Lösung ist ein Verfahren zur schadstoffarmen nicht-katalytischen Verbrennung eines flüssigen Brennstoffs mit folgenden Schritten vorgesehen:

2.1 Verdampfen des flüssigen Brennstoffs in einem Verdampfer,

2.2 separates Einleiten des verdampften Brennstoffs in einem nicht zündfähigen Zustand in eine stromabwärts des Verdampfers angeordnete Mischzone,

2.3 separates Einleiten eines gasförmigen Oxidationsmittels in die Mischzone,

2.4 Mischen des Brennstoffs und des gasförmigen Oxidationsmittels in der Mischzone, so dass ein zündfähiges Gemisch sich bildet, wobei die Mischzone so ausgebildet ist, dass eine Verbrennung auch bei Erreichen der Zündtemperatur des Gemischs innerhalb der Mischzone nicht möglich ist, und

2.5 Verbrennen des Gemischs in einer der Mischzone stromabwärts nachgeordneten Verbrennungszone.

[0011] Die vorgeschlagenen Verfahren erlauben eine rückstandsarme Verbrennung in einem weiten Leistungsbereich. Das separate Einleiten des Brennstoffs und des gasförmigen Oxidationsmittels in eine Mischzone ermöglicht eine separate Steuerung und Regelung des Massestroms sowohl des Gases als auch des gasförmigen Oxidationsmittels. Damit kann in jedem gewünschten Leistungsbereich ein Gemisch eingestellt werden, welches eine schadstoffarme Verbrennung ermöglicht. - Unter dem Begriff "Brennstoff" wird vorliegend flüssiger Brennstoff, wie leichtes Heizöl und dgl., aber auch verdampfte Flüssigbrennstoffe, z.B. Alkohol-, Benzin- oder Heizöldämpfe, verstanden. Weiter werden unter dem Bergriff "Brennstoff" auch Gemische aus brennbaren und nicht brennbaren Gasen oder aus nicht brennbaren Gasen und brennbaren Dämpfen verstanden.

[0012] Indem die Mischzone so ausgebildet ist, dass eine Verbrennung auch bei Erreichen der Zündtemperatur des Gemischs innerhalb der Mischzone nicht möglich ist, ist das Verfahren besonders sicher. Auch bei einer Beschädigung eines die Verbrennungszone z.B. erfüllenden Porenkörpers wird durch die Mischzone ein Flammenrückschlag in eine den Brennstoff zuführende Leitung sicher vermieden. Die Mischzone ist räumlich klar definiert. Damit kann eine homogene und vollständige Mischung des Gemischs erreicht werden. - Beiden erfindungsgemäßen Lösungen ist gemeinsam, dass zuerst in der Mischzone das Gemisch gebildet und anschließend das Gemisch in der räumlich von der Mischzone abgesetzten Verbrennungszone verbrannt wird. Es findet keine gleichzeitige Mischung und Verbrennung in derselben Zone statt.

[0013] Die Mischzone weist zweckmäßigerweise eine Peclet-Zahl von weniger als 65 +/- 25, vorzugsweise 65, auf. Wegen der Definition der Peclet-Zahl und den Kriterien für die Auswahl einer geeigneten Peclet-Zahl wird auf die DE 43 22 109 A1 verwiesen. Das vorgeschlagene Verfahren ist besonders sicher. Durch das separate und unmittelbare Einleiten des Brennstoffs und des gasförmigen Oxidationsmittels in die Mischzone wird eine Zündung desselben bis zur vollständigen Bildung des Gemischs sicher vermieden.

[0014] Die Mischzone kann aus einer Lochplatte, einem ersten porösen Element oder auch einem schmalen Spalt gebildet sein. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass das Gemisch in ein die Verbrennungszone bildendes zweites poröses Element geführt und unter Ausbildung einer Flamme in dessen Porenraum verbrannt wird. Eine solche Verbrennung ist besonders homogen und schadstoffarm. Die Lochplatte und/oder das erste und/oder das zweite poröse Element können aus einer Keramik hergestellt sein. Das erste und/oder zweite poröse Element kann aber auch aus einem offenporigen Metallschaum, Metallgeflecht oder einer Schüttung von keramischen Körpern, vorzugsweise Kugeln, gebildet sein.

[0015] Das erste und das zweite poröse Element können unmittelbar aneinander liegend angeordnet sein. In diesem Fall ist eine direkte Wärmeleitung vom zweiten porösen Element an das erste poröse Element möglich. Die dadurch bewirkte Erwärmung des ersten porösen Elements trägt weiter zur Bildung eines besonders homogenen Gemischs bei.

[0016] Beim Verdampfen kann ein nicht oxidierendes Gas zugemischt werden. So kann die Zündfähigkeit des verdampften Brennstoffs verringert werden.

[0017] Der Massestrom des zur Mischzone geführten Brennstoffs und/oder der Massestrom des gasförmigen Oxidationsmittels werden zweckmäßigerweise gesteuert. Jeder der beiden Masseströme kann dabei separat gesteuert oder auch in Abhängigkeit einer vorgegebenen Leistung oder eines vorgegebenen Schadstoffausstoßes geregelt werden. Eine solche Regelung kann automatisiert unter Verwendung von Mikroprozessoren nach einem vorgegebenen Programm erfolgen.

[0018] Weiter hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dass der Brennstoff und/oder das gasförmige Oxidationsmittel vorgewärmt wird/werden. Zum Vorwärmen kann bei der Verbrennung gebildetes Abgas dem verdampften Brennstoff und/oder dem gasförmigen Oxidationsmittel beigemischt werden. Damit kann der Schadstoffausstoß weiter verringert werden. Außerdem kann damit die Leistung eines nach dem vorgeschlagenen Verfahren arbeitenden Brenners erhöht werden.

[0019] Nach weiterer Maßgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung zur schadstoffarmen nicht-katalytischen Verbrennung eines flüssigen Brennstoffs mit einer Mischzone und einer der Mischzone stromabwärts nachgeschalteten Verbrennungszone vorgesehen, wobei mit der Mischzone verbunden sind ein Mittel zum separaten Einleiten des flüssigen oder verdampften Brennstoffs in einem nicht zündfähigen Zustand und ein Mittel zum separaten Einleiten eines gasförmigen Oxidationsmittels, und wobei die Mischzone so ausgebildet ist, dass eine Verbrennung auch bei Erreichen der Zündtemperatur des Gemischs innerhalb der Mischzone nicht möglich ist. - Die vorgeschlagene Vorrichtung weist eine extrem hohe Leistungsdynamik auf. Es kann z.B. die Leistung im Bereich von 1 kW bis 20 kW variiert werden.

[0020] Wegen der vorteilhaften Ausgestaltungen der Vorrichtung wird auf die Beschreibung der vorangegangenen Merkmale verwiesen, welche sinngemäß gleichermaßen anwendbar sind.

[0021] Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

schematisch die Funktion einer ersten Vorrichtung,

Fig. 2

schematisch die Funktion einer zweiten Vorrichtung,

Fig. 3

schematisch die Funktion einer dritten Vorrichtung,

Fig. 4

schematisch die Funktion einer vierten Vorrichtung,

Fig. 5

schematisch die Funktion einer fünften Vorrichtung und

Fig. 6

schematisch die Funktion einer sechsten Vorrichtung.

[0022] In Fig. 1 ist schematisch die Funktion einer ersten Vorrichtung gezeigt. Ein Mischer ist hier z.B. aus einer porösen Keramik mit einer Peclet-Zahl von weniger als 65 gebildet. Der Mischer ist zu einer Brennzone hin geöffnet. Im Übrigen ist der Mischer allseitig von einem gasdichten Gehäuse umgeben. Das Gehäuse liegt unmittelbar an der Oberfläche der porösen Keramik an. Im Gehäuse sind Anschlüsse für eine Leitung zum Zuführen von Brennstoff und eine Leitung zum Zuführen von gasförmigem Oxidationsmittel, z.B. Luft, vorgesehen. In die Leitung zum Zuführen von gasförmigem Oxidationsmittel kann ein Gebläse eingeschaltet sein.

[0023] Der Brennstoff kann in den Mischer unmittelbar aus dem flüssigen Zustand expandiert werden. Es ist auch möglich, ein aus dem Brennstoff und einem nichtzündfähigen Gas gebildetes Gemisch dem Mischer zuzuführen. Im Mischer wird aus dem Brennstoff und dem gasförmigen Oxidationsmittel ein zündfähiges Gemisch gebildet. Eine Verbrennung des zündfähigen Gemischs im Mischer ist wegen der gewählten Porosität, d.h. einer Peclet-Zahl von weniger als 65, nicht möglich. Das Gemisch tritt aus dem Mischer aus und wird in der stromabwärts vorgesehenen Verbrennungszone verbrannt.

[0024] Es können der Massestrom sowohl des gasförmigen Oxidationsmittels als auch des Brennstoffs separat geregelt werden. So kann die Leistung des Brenners in einem weiten Bereich moduliert werden. Es kann ferner eine schadstoffarme Verbrennung in jedem gewählten Leistungsbereich erzielt werden.

[0025] Fig. 2 zeigt einen Brenner gemäß Fig. 1. Der Brennstoff wird hier mittels einer Einrichtung zum Verdampfen von Heizöl hergestellt. Er ist gebildet aus einem nicht zündfähigen Öldampf. Die Luftzahl λ bzw. Öldampfs ist so gewählt, dass eine zündfähigkeit nicht gegeben ist.

[0026] Das hier eingesetzte Heizöl kann mit vorgewärmtem Heizöl E_öl gemischt und damit die Verdampfung beschleunigt werden. Das eingesetzte Heizöl kann aber auch z.B. durch elektrische Energie oder durch die Abwärme der bei der Verbrennung gebildeten Abgase vorgewärmt werden. In gleicher Weise kann das eingesetzte gasförmige Oxidationsmittel, z.B. Luft, mit elektrisch oder durch Abgasabwärme vorgewärmter Luft vorgeheizt werden. Es ist auch möglich, sowohl den eingesetzten Flüssigbrennstoff als auch das gasförmige Oxidationsmittel mit Abgas zu mischen und dem Mischer zuzuführen.

[0027] Fig. 3 zeigt eine dritte Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Hier ist eine Einrichtung zur Verdampfung von Flüssigbrennstoff unmittelbar gekoppelt mit dem Mischer. Flüssigbrennstoff, z.B. leichtes Heizöl, wird der aus einem weiteren porösen Element gebildeten Verdampfungseinrichtung zugeführt. Das weitere poröse Element wird durch die Abwärme der Verbrennung beheizt. Der Flüssigbrennstoff wird im Weiteren porösen Element verdampft. Das gebildete Gas gelangt in den stromabwärts nachgeschalteten Mischer. Ferner gelangt in den Mischer gasförmiges Oxidationsmittel, welches separat durch die Einrichtung zur Verdampfung geführt wird. Das Gemisch bildet sich erst im Mischer.

[0028] Fig. 4 zeigt eine vierte Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Vorrichtung ist ähnlich der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung. Es wird hier Abgas zurückgeführt. Das zurückgeführte Abgas dient der Verdampfung des Flüssigbrennstoffs sowie der Mischung des dabei gebildeten Dampfs und zur Vorwärmung und Mischung des gasförmigen Oxidationsmittels.

[0029] Fig. 5 zeigt eine fünfte Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dabei wird Flüssigbrennstoff, z.B. Heizöl, in einem weiteren porösen Element verdampft. Der dabei gebildete Dampf gelangt in einen schmalen Spalt und wird dort mit zugeführtem gasförmigen Oxidationsmittel bzw. Luft gemischt. Die Spaltbreite ist so gewählt, dass eine Zündung innerhalb des Spalts nicht stattfinden kann. Das gebildete Vorgemisch gelangt dann in den Mischer, der wiederum aus einem porösen Element gebildet sein kann, welches eine Peclet-Zahl von weniger als 65 aufweist. Stromabwärts des Mischers ist wiederum eine Verbrennungszone vorgesehen, in der das aus dem Mischer austretende homogene Gemisch verbrannt wird.

[0030] Fig. 6 zeigt eine sechste erfindungsgemäße Vorrichtung. Dabei wird gasförmiges Oxidationsmittel, z.B. Luft, und nicht zündfähiger Dampf, separat auf eine Lochplatte geleitet. Die Düsen der Zufuhrleitungen für Brennstoff und gasförmiges Oxidationsmittel sind so angeordnet, dass eine Zündung stromaufwärts der Mischzone nicht stattfinden kann. Die Mischzone selbst ist wiederum hinsichtlich ihrer Lochdurchmesser so ausgebildet, dass darin eine Zündung des gebildeten Gemischs ebenfalls nicht stattfinden kann. Das Gemisch wird in einer der Mischzonen nachgeschalteten Verbrennungszone verbrannt.

Ansprüche

1. Verfahren zur schadstoffarmen nicht-katalytischen Verbrennung eines flüssigen Brennstoffs mit folgenden Schritten:

1.1 separates Einleiten des flüssigen Brennstoffs in einem nicht zündfähigen Zustand in eine Mischzone,

1.2 Verdampfen des flüssigen Brennstoffs in der Mischzone,

1.3 separates Einleiten eines gasförmigen Oxidationsmittels in die Mischzone,

1.4 Mischen des Brennstoffs und des gasförmigen Oxidationsmittels in der Mischzone, so dass ein zündfähiges Gemisch sich bildet, wobei die Mischzone so ausgebildet ist, dass eine Verbrennung auch bei Erreichen der Zündtemperatur des Gemischs innerhalb der Mischzone nicht möglich ist, und

1.5 Verbrennen des Gemischs in einer der Mischzone stromabwärts nachgeordneten Verbrennungszone.

2. Verfahren zur schadstoffarmen nicht-katalytischen Verbrennung eines flüssigen Brennstoffs mit folgenden Schritten:

2.1 Verdampfen des flüssigen Brennstoffs in einem Verdampfer,

2.2 separates Einleiten des verdampften Brennstoffs in einem nicht zündfähigen Zustand in eine stromabwärts des Verdampfers angeordnete Mischzone,

2.3 separates Einleiten eines gasförmigen Oxidationsmittels in die Mischzone,

2.4 Mischen des Brennstoffs und des gasförmigen Oxidationsmittels in der Mischzone, so dass ein zündfähiges Gemisch sich bildet, wobei die Mischzone so ausgebildet ist, dass eine Verbrennung auch bei Erreichen der Zündtemperatur des Gemischs innerhalb der Mischzone nicht möglich ist, und

2.5 Verbrennen des Gemischs in einer der Mischzone stromabwärts nachgeordneten Verbrennungszone.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Mischzone eine Peclet-Zahl von weniger als 65 aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mischzone aus einer Lochplatte, einem ersten porösen Element oder einem schmalen Spalt gebildet ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gemisch in ein die Verbrennungszone bildendes zweites poröses Element geführt und unter Ausbildung einer Flamme in dessen Porenraum verbrannt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste und das zweite poröse Element unmittelbar aneinander liegend angeordnet sind.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lochplatte und/oder das erste und/oder zweite poröse Element aus einer Keramik hergestellt ist/sind.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 7, wobei beim Verdampfen im Verdampfer ein nicht oxidierendes Gas zugemischt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Massestrom des zur Mischzone geführten Brennstoff und/oder der Massestrom des gasförmigen Oxidationsmittels gesteuert wird/werden.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Brennstoff und/oder das gasförmige Oxidationsmittel vorgewärmt wird/werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei zum Vorwärmen bei der Verbrennung gebildetes Abgas dem verdampften Brennstoff und/oder dem gasförmigen Oxidationsmittel beigemischt wird.

12. Vorrichtung zur schadstoffarmen nicht-katalytischen Verbrennung eines flüssigen Brennstoffs mit einer Mischzone und einer der Mischzone stromabwärts nachgeschalteten Verbrennungszone, wobei mit der Mischzone verbunden sind ein Mittel zum separaten Einleiten des flüssigen oder verdampften Brennstoffs in einem nicht zündfähigen Zustand und ein Mittel zum separaten Einleiten eines gasförmigen Oxidationsmittels, dadurch gekennzeichnet dass die Mischzone so ausgebildet ist, dass eine Verbrennung auch bei Erreichen der Zündtemperatur des Gemischs innerhalb der Mischzone nicht möglich ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Mischzone eine Peclet-Zahl von weniger als 65 aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Mischzone aus einer Lochplatte, einem ersten porösen Element oder einem schmalen Spalt gebildet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Verbrennungszone aus einem zweiten, eine Verbrennung des Gemischs ermöglichende porösen Element gebildet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Lochplatte und/oder das erste und/oder zweite poröse Element aus einer Keramik hergestellt ist/sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei das erste und das zweite poröse Element unmittelbar aneinander liegend angeordnet sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei stromaufwärts des Mischzone eine Einrichtung zum Verdampfen des flüssigen Brennstoffs vorgesehen ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei mit der Einrichtung zum Verdampfen eine Einrichtung zum Zumischen eines weiteren nicht oxidierenden Gases verbunden ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Einrichtung zum Verdampfen des flüssigen Brennstoffs Bestandteil der Mischzone ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, wobei Mittel zur Steuerung des Massestroms des zur Mischzone geführten Gases und/oder des Massestroms des zur Mischzone geführten gasförmigen Oxidationsmittels vorgesehen sind.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 21, wobei eine Einrichtung zur Vorwärmung des Gases und/oder eine Einrichtung zur Vorwärmung des gasförmigen Oxidationsmittels vorgesehen ist/sind.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei zum Vorwärmen des Gases und/oder des gasförmigen Oxidationsmittels eine Einrichtung zum Beimischen von Abgas vorgesehen ist.

Claims

1. Method for low-emission, non-catalytic combustion of a liquid fuel consisting of the following steps:

1.1 separate introduction of the liquid fuel in a non-ignitable state into a mixing zone,

1.2 vaporization of the liquid fuel in the mixing zone,

1.3 separate introduction of a gaseous oxidizing agent into the mixing zone,

1.4 mixing the fuel and the gaseous oxidizing agent in the mixing zone so that an ignitable mixture is created, wherein the mixing zone is formed so that combustion is not possible even when the ignition temperature of the mixture is reached within the mixing zone, and

1.5 combustion of the mixture in a combustion zone located down current from the mixing zone.

2. Method for low-emission, non-catalytic combustion of a liquid fuel consisting of the following steps:

2.1 vaporization of the liquid fuel in a vaporizer,

2.2 separate introduction of the vaporized fuel in a non-ignitable state into a mixing zone located down current from the vaporizer,

2.3 separate introduction of a gaseous oxidizing agent into the mixing zone,

2.4 mixing the fuel and the gaseous oxidizing agent in the mixing zone so that an ignitable mixture is formed, wherein the mixing zone is formed so that combustion is not possible even when the ignition temperature of the mixture is reached within the mixing zone, and

2.5 combustion of the mixture in a combustion zone located down current from the mixing zone.

3. Method as defined in claim 1 or 2, wherein the mixing zone has a Péclet number of less than 65.

4. Method as defined in one of the claims 1 to 3, wherein the mixing zone is formed from a perforated plate, a first porous element or a narrow slit.

5. Method as defined in one of the preceding claims, wherein the mixture is fed to a second porous element which forms the combustion zone and is burned in its pore volume under formation of a flame.

6. Method as defined in one of the preceding claims, wherein the first and the second porous element are arranged lying directly next to each other.

7. Method as defined in one of the preceding claims, wherein the perforated plate and/or the first and/or second porous element is/are made of a ceramic.

8. Method as defined in one of the preceding claims 2 to 7, wherein a non-oxidizing gas is added during vaporization in the vaporizer.

9. Method as defined in one of the preceding claims, wherein the mass flow of the fuel fed to the mixing zone and/or the mass flow of the gaseous oxidizing agent is/are controlled.

10. Method as defined in one of the preceding claims, wherein the fuel and/or the gaseous oxidizing agent is/are preheated.

11. Method as defined in claim 10, wherein exhaust formed during combustion is added to the vaporized fuel and/or the gaseous oxidizing agent for preheating.

12. Device for low-emission, non-catalytic combustion of a liquid fuel with a mixing zone and a combustion zone located down current from the mixing zone, wherein connected with the mixing zone are a means for separate introduction of the liquid or vaporized fuel in a non-ignitable state and a means for separate introduction of a gaseous oxidizing agent, characterized in that the mixing zone is formed so that combustion is not possible even when the ignition temperature of the mixture is reached within the mixing zone.

13. Device as defined in claim 12, wherein the mixing zone has a Péclet number of less than 65.

14. Device as defined in claim 12 or 13, wherein the mixing zone is formed from a perforated plate, a first porous element or a narrow slit.

15. Device as defined in one of the claims 12 to 14, wherein the combustion zone is formed from a second porous element which permits combustion of the mixture.

16. Device as defined in one of the claims 12 to 15, wherein the perforated plate and/or the first and/or second porous element is/are made from a ceramic.

17. Device as defined in one of the claims 12 to 16, wherein the first and the second porous element are arranged lying directly next to each other.

18. Device as defined in one of the claims 12 to 17, wherein a device for vaporizing the liquid fuel is provided up current from the mixing zone.

19. Device as defined in claim 18, wherein a device for adding a further non-oxidizing gas is connected with the device for vaporizing.

20. Device as defined in claim 18 or 19, wherein the device for vaporization of the liquid fuel is part of the mixing zone.

21. Device as defined in one of the claims 12 to 20, wherein means are provided for control of the mass flow of the gas fed to the mixing zone and/or of the mass flow of the gaseous oxidizing agent fed to the mixing zone.

22. Device as defined in one of the claims 12 to 21, wherein a device for preheating of the gas and/or a device for preheating the gaseous oxidizing agent is/are provided.

23. Device as defined in claim 22, wherein a device for adding exhaust is provided for preheating the gas and/or the gaseous oxidizing agent.

Revendications

1. Procédé pour la combustion non catalytique peu polluante d'un combustible liquide, comprenant les étapes suivantes :

1.1 introduction distincte, dans une zone de mélange, du combustible liquide à l'état non inflammable,

1.2 vaporisation du combustible liquide dans la zone de mélange,

1.3 introduction distincte, dans la zone de mélange, d'un agent gazeux d'oxydation,

1.4 mélange du combustible et de l'agent gazeux d'oxydation, dans la zone de mélange, de manière qu'il se forme un mélange inflammable, ladite zone de mélange étant réalisée de telle sorte qu'une combustion soit impossible, également lorsque la température d'inflammation du mélange est atteinte à l'intérieur de ladite zone de mélange, et

1.5 combustion du mélange dans une zone de combustion implantée en aval de la zone de mélange.

2. Procédé pour la combustion non catalytique peu polluante d'un combustible liquide, comprenant les étapes suivantes :

2.1 vaporisation du combustible liquide dans un évaporateur,

2.2 introduction distincte du combustible vaporisé, à l'état non inflammable, dans une zone de mélange implantée en aval dudit évaporateur,

2.3 introduction distincte, dans la zone de mélange, d'un agent gazeux d'oxydation,

2.4 mélange du combustible et de l'agent gazeux d'oxydation, dans la zone de mélange, de manière qu'il se forme un mélange inflammable, ladite zone de mélange étant réalisée de telle sorte qu'une combustion soit impossible, également lorsque la température d'inflammation du mélange est atteinte à l'intérieur de ladite zone de mélange, et

2.5 combustion du mélange dans une zone de combustion implantée en aval de la zone de mélange.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la zone de mélange présente un nombre de Péclet inférieur à 65.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la zone de mélange est formée d'une plaque perforée, d'un premier élément poreux ou d'un étroit interstice.

5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le mélange est inséré dans un second élément poreux matérialisant la zone de combustion, puis est brûlé dans l'espace poreux dudit élément, avec formation d'une flamme.

6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les premier et second éléments poreux sont agencés en juxtaposition directe.

7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la plaque perforée et/ou le premier et/ou le second élément poreux est (sont) fabriqué(e)(s) en une céramique.

8. Procédé selon l'une des revendications précédentes 2 à 7, dans lequel un gaz non oxydant est ajouté au cours de la vaporisation dans l'évaporateur.

9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le débit massique du combustible dirigé vers la zone de mélange, et/ou le débit massique de l'agent gazeux d'oxydation, est (sont) commandé(s).

10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le combustible et/ou l'agent gazeux d'oxydation est (sont) préchauffé(s).

11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel des gaz d'échappement générés lors de la combustion sont ajoutés au combustible vaporisé et/ou à l'agent gazeux d'oxydation, en vue du préchauffage.

12. Dispositif pour la combustion non catalytique peu polluante d'un combustible liquide, comprenant une zone de mélange et une zone de combustion implantée en aval de ladite zone de mélange, sachant qu'un moyen d'introduction distincte du combustible liquide ou vaporisé, à l'état non inflammable, et un moyen d'introduction distincte d'un agent gazeux d'oxydation, sont reliés à la zone de mélange, caractérisé par le fait que ladite zone de mélange est réalisée de telle sorte qu'une combustion soit impossible, également lorsque la température d'inflammation du mélange est atteinte à l'intérieur de ladite zone de mélange.

13. Dispositif selon la revendication 12, dans lequel la zone de mélange présente un nombre de Péclet inférieur à 65.

14. Dispositif selon la revendication 12 ou 13, dans lequel la zone de mélange est formée d'une plaque perforée, d'un premier élément poreux ou d'un étroit interstice.

15. Dispositif selon l'une des revendications 12 à 14, dans lequel la zone de combustion est formée d'un second élément poreux autorisant une combustion du mélange.

16. Dispositif selon l'une des revendications 12 à 15, dans lequel la plaque perforée et/ou le premier et/ou le second élément poreux est (sont) fabriqué(e)(s) en une céramique.

17. Dispositif selon l'une des revendications 12 à 16, dans lequel les premier et second éléments poreux sont agencés en juxtaposition directe.

18. Dispositif selon l'une des revendications 12 à 17, dans lequel un système de vaporisation du combustible liquide est prévu en amont de la zone de mélange.

19. Dispositif selon la revendication 18, dans lequel un système d'adjonction d'un gaz supplémentaire non oxydant est relié au système de vaporisation.

20. Dispositif selon la revendication 18 ou 19, dans lequel le système de vaporisation du combustible liquide fait partie intégrante de la zone de mélange.

21. Dispositif selon l'une des revendications 12 à 20, dans lequel des moyens sont prévus pour commander le débit massique du gaz dirigé vers la zone de mélange, et/ou le débit massique de l'agent gazeux d'oxydation dirigé vers ladite zone de mélange.

22. Dispositif selon l'une des revendications 12 à 21, dans lequel est (sont) prévu(s) un système de préchauffage du gaz, et/ou un système de préchauffage de l'agent gazeux d'oxydation.

23. Dispositif selon la revendication 22, dans lequel un système d'adjonction de gaz d'échappement est prévu pour préchauffer le gaz et/ou l'agent gazeux d'oxydation.

Zeichnung