Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brenner für Peroxy-Brennstoffe, insbesondere einen Brenner zur Verwendung in der Prozeßindustrie, sowie einen Ofen, in dem ein solcher Brenner eingesetzt ist.

Die Verbrennung stellt einen der wichtigsten chemischen Prozesse dar, den die Menschheit nutzt. Im Laufe der Zeit sind daher für die verschiedenen Anwendungen von

Verbrennungsprozessen jeweils unterschiedliche Brennstoffe gefunden oder entwickelt worden, die in ihren Eigenschaften für die spezifischen Anwendungen optimiert sind.

Eine der Hauptnutzungen von Verbrennungsprozessen ist die Wärmeerzeugung, sei es für die industrielle Nutzung, die Elektrizitätserzeugung oder für Heizzwecke. Ein weiterer wichtiger Anwendungsbereich von Verbrennungsprozessen ist die Mobilität, da zur Zeit die übergroße Mehrzahl aller Fahrzeuge mit Hilfe von Verbrennungskraftmaschinen angetrieben werden. Darüber hinaus werden Verbrennungsprozesse auch genutzt, um Abfallstoffe thermisch zu verwerten oder Giftstoffe mittels Verbrennung unschädlich zu machen.

Häufige Anwendung finden Verbrennungsprozesse auch in der sogenannten Prozeßindustrie, worunter insbesondere auch Unternehmen aus dem Bereich der Glas-, Stahl- und

Zementherstellung und die Zulieferer dieser Industrie verstanden werden. Typischerweise verarbeitet die Prozeßindustrie Stoffe und Materialien in chemischen, physikalischen, biologischen oder anderen technischen Prozessen und Verfahren. Dabei werden Stoffe und Materialien beispielsweise umgesetzt, geformt, vermischt oder entmischt, gegossen, gepreßt usw. Die dabei verwendeten Verbrennungsprozesse sind häufig Hochtemperaturprozesse, die bei der Herstellung verschiedenster Materialien eingesetzt werden. So wird beispielsweise bei der Zementherstellung das Rohmehl in einem Drehrohrofen bei Temperaturen von ca. 1450°C zu sogenanntem Klinker gebrannt. Bei den Sinterprozessen der Keramikherstellung werden für manche technischen Keramiken Temperaturen bis zu 2500°C erreicht. In Schmelzöfen werden ebenfalls hohe Temperaturen erzielt. So werden bei der Glasherstellung im Glasofen Temperaturen um die 1500°C erreicht, bei Metallschmelzöfen können die Prozeßtemperaturen noch höher liegen. Allen Verbrennungsprozessen ist gemein, daß die dabei entstehenden Emissionen, insbesondere NO _x , CO und Ruß, unter gesundheitlichen sowie Umweltaspekten bedenklich sind. Es ist daher wünschenswert, Brennstoffe bzw. Verbrennungsprozesse bereitzustellen, bei denen solche Emissionen reduziert sind. Weiterhin wird eine gesteigerte

Verbrennungseffizienz angestrebt, um unter anderem den Brennstoffverbrauch zu

vermindern.

Das Brennverhalten hängt dabei insbesondere ab von den Eigenschaften des verwendeten Brennstoffs, der Atmosphäre, in der der Verbrennungsvorgang abläuft, dem Brennerdesign sowie der gewünschten Wärmeübertragungsrate der Flamme. So verwenden beispielsweise Brenner in Schmelzöfen der Glas- oder Stahlindustrie Methan- Jetflammen, Öl oder Kohle, um den gewünschten Wärmeübertrag mittels Strahlung zu erreichen. Um hier einen

vergleichsweise höheren Übertrag zu erzielen, sollte der Brennstoff schneller verbrennen, größere Flammen erzeugen, eine höhere Flammentemperatur aufweisen sowie weniger Verbrennungsendprodukte, wie etwa NO _x und CO, hervorbringen.

Die Erreichung dieser und anderer Ziele ist mit der Verbrennung herkömmlicher

Kohlenwasserstoff-Brennstoffe unter Normalbedingungen praktisch nicht zu gewährleisten, da diese unter Normalbedingungen relativ langsam verbrennen und reichlich Ruß und andere Emissionen erzeugen. Daher werden für die Verbrennung herkömmlicher Kohlenwasserstoff- Brennstoffe typischerweise Verfahren wie das Injizieren von Gasjets in Luft bzw. in einem teilgemischten Zustand oder das Injizieren atomisierter Öljets in Luft angewandt. Diese Verfahren erzeugen jedoch große leuchtende Flammen und somit mehr Ruß. Weiterhin werden aufgrund der unvollständigen Verbrennung auch mehr Schadstoffe, wie etwa CO _x und NO _x , erzeugt. Hinzu tritt, daß diese Verfahren den Zusatz von Oxidanten erfordern, um die Vollständigkeit der Verbrennung zu verbessern.

Weiterhin werden oszillierende Verbrennungsprozesse vorgeschlagen, bei denen

beispielsweise mittels eines oszillierend angesteuerten Ventils die Brennstoffzufuhr geregelt wird. Ein solcher oszillierender Verbrennungsprozeß sowie ein entsprechend angepaßter Industrieofen sind in der US 6,398,547 beispielhaft beschrieben.

Im Hinblick auf das oben Gesagte, schlägt die vorliegende Erfindung einen Brenner gemäß den Ansprüchen 1 und 6 sowie einen Industrieofen gemäß Anspruch 10 vor. Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel umfaßt ein Brenner für Peroxy-Brennstoffe ein Brennstoffreservoir und eine Brennerdüse, die über eine Brennstoffleitung mit dem Brennstoffreservoir verbunden ist. Zwischen dem Brennstoffreservoir und der Brennerdüse ist eine Brennstofförderpumpe in der Brennstoffleitung angeordnet. Die elektrische Pumpenleistung der Brennstofförderpumpe ist so angepaßt, daß sie mindestens um den Faktor 0,08 kleiner ist als die elektrische Pumpenleistung einer Brennstofförderpumpe für einen Ölbrenner, der dieselbe Wärmefreisetzungsrate wie der Peroxy-Brennstoffbrenner aufweist. Typischerweise kann der Brenner eine Wärmefreisetzungsrate im Bereich von 1100 kW bis 3500 kW aufweisen, wobei die elektrische Pumpenleistung des Peroxy-Brennstoffbrenners kleiner als 0,6 kW ist.

Wie weiter unten erläutert werden wird, können mit speziell für Peroxy-Brennstoffe angepaßten Brennern die elektrischen Pumpenleistungen deutlich reduziert werden. Auf diese Weise wird der Wirkungsgrad des Verbrennungsprozesses deutlich erhöht. Liegt für Ölbrenner die elektrische Pumpenleistung im Prozentbereich, so liegt sie für die speziell angepaßten Peroxy-Brenner fast zwei Größenordnungen darunter. So liegt für einen typischen Ölbrenner mit einer Wärmefreisetzungsrate im Bereich von 1100 kW bis 3500 kW die Pumpenleistung bei ungefähr 7,5 kW, wohingegen die Pumpenleistung bei einem Peroxy- Brenner gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die erforderliche Pumpenleistung bei 0,25 kW oder gar nur bei 0,06 kW, je nach verwendetem Brennstoff, liegt. Ölbrenner des erwähnten Typs sind beispielsweise von RAY Öl- und Gasbrenner GmbH, Fellbach, Deutschland, erhältlich. Angesichts der beschriebenen Reduzierung wird bei den Peroxy-Brennern die Pumpenleistung für den Wirkungsgrad des Prozesses praktisch bedeutungslos. Weiterhin haben Förderpumpen mit einer geringeren Leistung einen deutlich niedrigeren Marktpreis, sind also günstiger.

Gemäß einer Weiterbildung weist der Peroxy-Brennstoffbrenner eine maximale Massenflußrate für den Peroxy-Brennstoff von 70 kg/h auf. Aufgrund der Abbrandeigenschaften der verwendeten Peroxy-Brennstoffe ist diese Massenflußrate ausreichend und liegt somit bis fast zwei Größenordnungen unterhalb der für vergleichbare Ölbrenner erforderlichen Massenflußraten. So weisen vergleichbare Ölbrenner Massenflußraten im Bereich von 90 bis 300 kg/h auf. Gemäß noch einer Weiterbildung ist der Durchmesser des Brennerauslasses mindestens um einen Faktor 0,5 kleiner ist als der Durchmesser des Brennerauslasses eines Ölbrenners, der dieselbe Wärmefreisetzungsrate wie der Peroxy-Brenn Stoffbrenner aufweist. So weisen herkömmliche Ölbrenner Auslaßdurchmesser von ungefähr 1,5 m auf, wohingegen die Auslaßdurchmesser der Peroxy-Brenner typischerweise im Bereich von 0,4 m bis 0,7 m liegen. Aufgrund der Eigenschaften der Peroxy-Brennstoffe kann der Brennerkopf, und dabei insbesondere der Brennerauslaß, kleiner ausgebildet werden als ein Brennerkopf für einen Ölbrenner vergleichbarer Leistung. Dadurch ist der Brenner platzsparend und kann auch in kleineren Brennkammern eingesetzt werden.

Gemäß noch einer Weiterbildung weist der Brenner keine Zuführung für ein Oxidationsmittel auf. Typischerweise müssen bei herkömmlichen Industriebrennern, die Öl, Kerosin oder Erdgas verbrennen, Oxidationsmittel zugesetzt werden, um eine möglichst vollständige Verbrennung zu garantieren. Abgesehen davon, daß die Oxidationsmittel selbst natürlich einen Kostenfaktor darstellen, erfordert diese Technik zusätzliche Einrichtungen, um das Oxidationsmittel am Verbrennungsort bereitzustellen. Diese aufwendige Technik kann bei den speziell angepaßten Peroxy-Brennstoffbrennern entfallen, da die Peroxy-Brennstoffe aufgrund ihrer chemischen Struktur dem Verbrennungsprozeß Aktivsauerstoff bereitstellen und es daher einer externen Zufuhr von Oxidationsmitteln nicht bedarf.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein pumpenloser Brenner für Peroxy- Brennstoffe bereitgestellt. Der pumpenlose Brenner umfaßt ein Brennstoffreservoir und eine Brennerdüse, die über eine Brennstoffleitung mit dem Brennstoffreservoir verbunden ist. Zwischen dem Brennstoffreservoir und der Brennerdüse ist ein Brennstoffsteuerventil in der Brennstoffleitung angeordnet. Das Brennstoffreservoir ist oberhalb des Brennerauslasses angeordnet. Typischerweise weist der Brenner eine Wärmefreisetzungsrate im Bereich von 1100 kW bis 3500 kW und eine maximale Massenflußrate für den Peroxy-Brennstoff von 70 kg/h auf.

Da der Brenner zur Verwendung von Peroxy-Brennstoffen angepasst ist, tritt aufgrund der im Vergleich zu Öl oder Erdgas deutlich höheren Brennrate bei der Verbrennung der Peroxy- Brennstoffe ein natürliches Ansaugen auf. Der durch die Anordnung des Brennstoffreservoirs auftretende Gravitationsdruck ist ausreichend, um den Brennstoff aus dem Reservoir zum Brennerauslaß zu transportieren. Auf diese Weise kann die aufwendige Pumpentechnik entfallen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser des Brennerauslasses mindestens um einen Faktor 0,5 kleiner als der Durchmesser des Brennerauslasses eines Ölbrenners, der dieselbe Wärmefreisetzungsrate wie der Peroxy-Brennstoffbrenner aufweist. Aufgrund der Eigenschaften der Peroxy-Brennstoffe kann der Brennerkopf, und dabei insbesondere der Brennerauslaß, kleiner ausgebildet werden als ein Brennerkopf für einen Ölbrenner vergleichbarer Leistung. Dadurch ist der Brenner platzsparend und kann auch in kleineren Brennkammern eingesetzt werden.

Gemäß einer Weiterbildung weist der Brenner keine Zuführung für ein Oxidationsmittel auf. Wie bereits oben erläutert wurde, stellen die Peroxy-Brennstoffe aufgrund ihrer chemischen Struktur dem Verbrennungsprozeß Aktivsauerstoff bereit, so dass auf eine externe Zufuhr von Oxidationsmitteln verzichtet werden kann.

Die oben beschriebenen Brenner können insbesondere in Industrieöfen eingesetzt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten, Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie der beigefügten Zeichnungen. In letzteren zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines Brenners.

Fig. 2 gemessene maximale Flammentemperaturen von Di-tert-butylperoxid und Kerosin.

Fig. 3 gemessene Massenabbrandraten von Di-tert-butylperoxid und Kerosin in Abhängigkeit vom Pooldurchmesser.

Fig. 4 gemessene Massenabbrandraten von Di-tert-butylperoxid, tert-Butyl-peroxybenzoat, tert-Butyl-peroxy-2-ethylhexanoat, Di-isononanoylperoxid und tert-Butyl- hydroperoxid und Kerosin in Abhängigkeit vom Pooldurchmesser. Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Peroxybrennstoff-Brenners gemäß einem

Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines pumpenlosen Peroxybrennstoff-Brenners gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Industrieofens gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Die Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze eines Brennerkopfes 12 für insbesondere flüssige

Brennstoffe. Der Brennerkopf 12 weist eine Zuführung 10 mit einem ersten Durchmesser und einen Brennerauslaß 16 mit einem zweiten Durchmesser auf. Der zweite Durchmesser des Brennerauslasses 16 ist kleiner als der erste Durchmesser der Zuführung 10. Zwischen der Zuführung 10 und dem Brennerauslaß 16 ist ein Verjüngungs stück 14 eingefügt, das den Durchmesser der Brennerkopfes vom ersten Durchmesser der Zuleitung 10 auf den zweiten Durchmesser des Brennerauslasses 16 verjüngt.

Der Brennstoff strömt aus dem Brennerauslaß 16 mit der Massenflußrate pro Einheitsfläche m . Die Massenflußrate ist dabei mit der Druckdifferenz Δρ am Punkt 1 bzw. 2 (siehe gestrichelte Linie in Fig. 1 wie folgt verknüpft:

Ap oc (m _f (1)

Vergleicht man nun diesen Zusammenhang für zwei verschiedene Brennstoffe, beispielsweise Kerosin oder Öl als ersten und ein organisches Peroxid als zweiten Brennstoff, so ergibt sich:

wobei der Index 1 den herkömmlichen Brennstoff und der Index 2 das Peroxid bezeichnet. Es ist nun bekannt, daß die natürliche Massenabbrandrate von organischen Peroxiden bedeutend größer ist als die von Öl oder Kerosin. Dies ist in den Fign. 2, 3 und 4 gezeigt. Die Fig. 2 zeigt einen Vergleich der maximalen Flammentemperaturen für Poolfeuer von Di-tert- butylperoxid (DTBP) und Kerosin einem herkömmlichen Kohlenwasserstoff-Brennstoff, für verschiedene Pooldurchmesser. Di-tert-butylperoxid ist ein Dialkylperoxid mit der

Summenformel C^Hn0 ₂ und der Struktur

CH ₃ CH ₃

CH ₃ CH ₃

Di-tert-butylperoxid ist eine farblose bis gelbliche, leicht flüchtige, wasserunlösliche und nicht explosive Flüssigkeit. Unter einem Poolfeuer wird üblicherweise eine im allgemeinen turbulente Diffusionsflamme, deren flüssiger Brennstoff horizontal ausgebreitet ist, verstanden. Beispielsweise sind Poolfeuer eine Art von häufig entstehenden Schadenfeuern, die beispielsweise bei Lagerung, Transport und Verarbeitung flüssiger Brennstoffe entstehen können. Insgesamt sind die chemischen und physikalischen Grundlagen von Poolfeuern gut untersucht und werden hier nicht weiter ausgeführt. Der Vergleich der maximalen

Flammentemperaturen zeigt, daß diese für DTBP durchweg deutlich höher liegen als für Kerosin. Insbesondere erreicht lediglich die Poolflamme von DTBP den

Hochtemperaturbereich über 1200°C. Insbesondere erreicht die DTBP-Poolflamme einen Temperaturbereich oberhalb von 1300°C, und sogar oberhalb von 1500°C. Weiterhin zeigten Messungen, daß der Oberflächenstrahlungsfluß der DTBP-Flamme mehr als doppelt so groß wie der Oberflächenstrahlungsfluß einer Kohlenwasserstoff flamme ist. Industrielle

Hochtemperaturprozesse, die in diesem Hochtemperaturbereich ablaufen, umfassen etwa das Schmelzen von Glas und/oder Metallen, die Zementherstellung und die Keramikherstellung.

Weiterhin brennt DTBP unter atmosphärischen Normalbedingungen fast zehnmal schneller als ein herkömmlicher Kohlenwasserstoff-Brennstoff. In Fig. 3 ist ein Vergleich der

Massenabbrandraten für Poolfeuer von DTBP und Kerosin für verschiedene Pooldurchmesser doppeltlogarithmisch aufgetragen. Wie bereits erwähnt sind die Massenabbrandraten von DTBP fast eine Größenordnung höher als die von Kerosin. Weiterhin variieren die

Massenabbrandraten für DTBP für verschiedene Pooldurchmesser nur geringfügig. Im Gegensatz dazu zeigt Kerosin deutliche Veränderungen der Massenabbrandraten in

Abhängigkeit vom Pooldurchmesser. Da die Massenabbrandrate von DTBP praktisch unabhängig von der Quellengröße ist, erlaubt dies den Einsatz von DTBP als Brennstoff in Brennern verschiedenster Größe. Darüber hinaus wurden bei Messungen kaum Schadstoffemissionen der DTBP-Flamme ermittelt. Dies liegt zum einen an der natürlichen Turbulenz der DTBP-Flammen, die zu einer besseren Vermischung des Brennstoffs und der Umgebungsluft und somit zu einer vollständigeren Verbrennung führt. Zum anderen stellt DTBP keine aromatischen

Verbindungen bereit, so daß die DTBP-Flamme eine geringere Rußbildung aufweist. Daher wird durch die Verwendung von DTBP als Brennstoff die Schadstoffemission vermindert.

Weitere Peroxy-Brennstoffe, die zur Verwendung mit den Brennern gemäß den

Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen tert-Butyl (peroxybenzoat), (Abk.: TBPB), tert-Butyl (peroxy-2-ethylhexanoat), (Abk.: TBPEH), Di- isononanoylperoxid (Abk.: ΓΝΡ) und tert-Butyl (hydroperoxid), (Abk.: TB HP). Alle diese Peroxy-Brennstoffe weisen hinsichtlich ihrer Verwendung in Brennern gemäß den

Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ähnliche Eigenschaften auf wie DTBP. In Fig. 4 ist ein Vergleich der Massenabbrandraten für Poolfeuer der oben genannten Peroxy- Brennstoffe und Kerosin für verschiedene Pooldurchmesser doppeltlogarithmisch

aufgetragen. Es zeigt sich, daß TBPB, TBPEH und INP noch größere natürliche

Massenabbrandraten aufweisen als DTBP. Die organischen Peroxide, die mit Brennern gemäß den Ausführungsbeispielen verwendet werden, können sowohl flüssige als auch feste organische Peroxide umfassen. Insbesondere können fest organische Peroxide dem Brenner in Pulverform zugeführt werden. Entsprechende Fördereinrichtungen, um das Pulver zu dem Brenner zu transportieren, sind dem Fachmann geläufig.

In Anbetracht dieser Erkenntnisse lässt sich daher schließen, daß m = 10 - 15m , so daß aus (2) folgt:

Ap ₂ = 100 to 225 Ap _{ (3)

Mit anderen Worten erfordert die Verbrennung von Kerosin oder Öl mit derselben

Massenabbrandrate wie der natürlichen Abbrandrate eines organischen Peroxids eine über hundertfach größere Druckdifferenz. Diese Druckdifferenz wird üblicherweise mittels hydraulischer Pumpen bereitgestellt. Dabei ist die elektrische Leistung E für den Antrieb einer solchen Pumpe proportional zur benötigten Druckdifferenz:

E Ap (4) Mithin kann bei der Verbrennung organischer Peroxide eine Einsparung von 100% bis 225% der elektrischen Pumpenleistung erfolgen, wenn dieselbe Druckdifferenz und Massenflußrate mit dem Peroxy-Brenner bereitgestellt wird.

Weiterhin ist die Gesamtwärmefreisetzungsrate Q proportional zur Massenabbrandrate:

Q c m _f (5) Aus einem Vergleich der Gleichungen (1 ) und (5) ergibt sich somit

Ap - ß ² (6)

Berücksichtigt man nun Gleichung (3), so erhält man

A/? oc l00 - 225ß ² (7)

Bei gleicher Druckdifferenz weist also ein Peroxy-Brennstoff die mehr als hundertfache Gesamtwärmefreisetzung im Vergleich zu Kerosin oder Öl auf. Aufgrund dieser

Unterschiede zwischen Kerosin bzw. Öl und den Peroxy-Brennstoffen weisen Brenner, die für die Verwendung mit Peroxy-Brennstoffen angepasst sind, deutliche Unterschiede zu herkömmlichen Brennern auf, die dieselbe Wärmefreisetzungsrate aufweisen.

In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines Brenners 100 für Peroxy-Brennstoffe gezeigt. Der Brenner 100 umfaßt ein Brennstoffreservoir 102 und eine Brennerdüse 1 12, die über eine Brennstoffleitung 108, 104 mit dem Brennstoffreservoir 102 verbunden ist. Zwischen dem Brennstoffreservoir 102 und der Brennerdüse 1 12 ist eine Brennstofförderpumpe 106 in der Brennstoffleitung 104, 108 angeordnet. Die elektrische Pumpenleistung E der Brennstofförderpumpe 106 ist so angepaßt, daß sie mindestens um den Faktor 0,08 kleiner ist als die elektrische Pumpenleistung einer Brennstofförderpumpe für einen Ölbrenner, der dieselbe Wärmefreisetzungsrate wie der Peroxy-Brennstoffbrenner aufweist. Typischerweise weist der Brenner 100 eine Wärmefreisetzungsrate im Bereich von 1 100 kW bis 3500 kW auf, wobei die elektrische Pumpenleistung des Peroxy-Brennstoffbrenners 100 kleiner als 0,6 kW ist. Ein Ölbrenner mit einer Wärmefreisetzungsrate in demselben Bereich benötigt eine elektrische Pumpenleistung von ungefähr 7,5 kW. Somit kann mit dem speziell für Peroxy- Brennstoffe angepaßten Brenner 100 die elektrischen Pumpenleistungen E dramatisch reduziert werden. Auf diese Weise wird der Wirkungsgrad des Verbrennungsprozesses deutlich erhöht. Liegt für Ölbrenner die elektrische Pumpenleistung im Prozentbereich der Gesamtleistung, so liegt sie für die speziell angepaßten Peroxy-Brenner fast zwei Größenordnungen darunter. Somit wird die Pumpenleistung für den Wirkungsgrad des Prozesses praktisch bedeutungslos. Weiterhin haben Förderpumpen mit einer geringeren Leistung einen deutlich niedrigeren Marktpreis, sind also günstiger.

Der Peroxy-Brennstoffbrenner 100 weist eine maximale Massenflußrate des Peroxy- Brennstoffs von 70 kg/h auf. Aufgrund der Abbrandeigenschaften der verwendeten Peroxy- Brennstoffe ist diese Massenflußrate ausreichend und liegt somit bis fast zwei Größenordnungen unterhalb der für vergleichbare Ölbrenner erforderlichen Massenflußraten von 98 bis 294 kg/h. Weitherin ist der Durchmesser des Brennerauslasses 112 mindestens um einen Faktor 0,5 kleiner ist als der Durchmesser des Brennerauslasses des vergleichbaren Ölbrenners, der dieselbe Wärmefreisetzungsrate wie der Peroxy-Brennstoffbrenner aufweist. Ölbrenner mit einer Wärmefreisetzungsrate im Bereich von 1100 kW bis 3500 kW weisen typischerweise Durchmesser von 1,5 m auf, während bei dem angepassten Peroxy-Brenner 100 ein Durchmesser zwischen 40 cm und 70 cm ausreicht.

Weiterhin weist der Brenner 100 keine Zuführung für ein extern zugeführtes Oxidationsmittel auf. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind lediglich Öffnungen um den Brennerauslaß 112 herum gezeigt. Diese reichen aus, um durch den natürlichen Ansaugdruck Umgebungsluft 116 anzusaugen. Diese dient dann zur Verbrennung in der Flamme 114. Bei herkömmlichen Industriebrennern, die Öl, Kerosin oder Erdgas verbrennen, müssen üblicherweise Oxidationsmittel unter Druck zugesetzt werden, um eine möglichst vollständige Verbrennung zu garantieren. Abgesehen davon, daß die Oxidationsmittel selbst natürlich einen Kostenfaktor darstellen, erfordert diese Technik zusätzliche Einrichtungen, um das Oxidationsmittel am Verbrennungsort bereitzustellen. Diese aufwendige Technik kann bei dem speziell angepaßten Peroxy-Brennstoffbrenner 100 entfallen, da die Peroxy- Brennstoffe aufgrund ihrer chemischen Struktur dem Verbrennungsprozeß Aktivsauerstoff bereitstellen und es daher einer externen Zufuhr von Oxidationsmitteln nicht bedarf. Die durch die natürliche Ansaugung bereitgestellt Umgebungsluft ist zur vollständigen Verbrennung ausreichend. In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Dabei wird ein pumpenloser Brenner 200 für Peroxy-Brennstoffe bereitgestellt. Der pumpenlose Brenner 200 umfaßt ein Brennstoffreservoir 202 und eine Brennerdüse 212, die über eine Brennstoffleitung 204, 208 mit dem Brennstoffreservoir 202 verbunden ist. Zwischen dem Brennstoffreservoir 202 und der Brennerdüse 212 ist ein Brennstoffsteuerventil 206 in der Brennstoffleitung 204, 208 angeordnet. Das Brennstoffreservoir 202 ist um eine Höhe H oberhalb des Brennerauslasses 212 angeordnet. Der pumpenlose Brenner 200 weist eine Wärmefreisetzungsrate im Bereich von 1100 kW bis 3500 kW und eine maximale Massenflußrate für den Peroxy-Brennstoff von 70 kg/h auf.

Da der Brenner 200 zur Verwendung von Peroxy-Brennstoffen angepasst ist, tritt aufgrund der im Vergleich zu Öl oder Erdgas deutlich höheren Brennrate bei der Verbrennung der Peroxy-Brennstoffe ein natürliches Ansaugen auf. Der durch die erhöhte Anordnung des Brennstoffreservoirs 202 auftretende Gravitationsdruck ist ausreichend, um den Brennstoff aus dem Reservoir 202 zum Brennerauslaß 212 zu transportieren. Auf diese Weise kann die bei herkömmlichen Ölbrennern vorhandene aufwendige Pumpentechnik entfallen.

Der Durchmesser des Brennerauslasses 212 ist mindestens um einen Faktor 0,5 kleiner ist als der Durchmesser des Brennerauslasses eines Ölbrenners, der dieselbe Wärmefreisetzungsrate wie der Peroxy-Brennstoffbrenner 200 aufweist. Aufgrund der Eigenschaften der Peroxy- Brennstoffe kann der Brennerkopf, und dabei insbesondere der Brennerauslaß 212, kleiner ausgebildet werden als ein Brennerkopf für einen Ölbrenner vergleichbarer Leistung. Dadurch ist der Brenner 200 platzsparend und kann auch in kleineren Brennkammern eingesetzt werden. Weiterhin weist der Brenner 200 keine Zuführung für ein Oxidationsmittel auf. Wie bereits oben erläutert wurde, stellen die Peroxy-Brennstoffe aufgrund ihrer chemischen Struktur dem Verbrennungsprozeß Aktivsauerstoff bereit, so dass auf eine externe Zufuhr von Oxidationsmitteln verzichtet werden kann. Die Zufuhr von Umgebungsluft 216 über die natürliche Ansaugwirkung reicht aus, um - zusammen mit dem im Peroxy-Brennstoff enthaltenen Aktivsauerstoff - der Flamme ausreichend Sauerstoff zur Verfügung zu stellen.

Die oben beschriebenen Peroxy-Brenner können insbesondere in Industrieöfen eingesetzt werden. Ein solcher Industrieofen 300 ist in Fig. 7 schematisch dargestellt. Der Industrieofen 300 weist dabei eine Brennkammer 310 auf, die über eine Zuführeinrichtung 314 beschickt werden kann. Über eine Ausgangseinrichtung 318 kann das Beschickungsgut nach dem Brennvorgang wieder aus der Brennkammer 310 entfernt werden. Die Brennkammer verfügt über einen Sekundärluftzugang 312, über den bei Bedarf der Verbrennung Luft, Sauerstoff oder ein anderes Oxidationsmittel zugeführt werden kann. Weiterhin weist die Brennkammer einen Abgasauslaß 316 auf, über den die Verbrennungsgase oder sonstige in der Brennkammer 310 während des Brennvorgangs entstehende Gase aus der Brennkammer 310 ausgelassen werden können.

Weiterhin ist der Brennerauslaß 306 eines Peroxy- Brenners gemäß einem

Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer Wand der Brennkammer 310 angeordnet. Am Brennerauslaß 306 verbrennt der Peroxy-Brennstoff mit einer Flamme 308 und setzt so eine entsprechende Wärmemenge in der Brennkammer 310 frei. Der

Brennerauslaß ist über eine Brennstoffleitung 304 und ein Ventil 302 mit einem

Brennstoffreservoir 301 für Peroxy-Brennstoffe verbunden. Typischerweise kann die

Zufuhrmenge des Peroxy-Brennstoffes an den Brenner mittels eines Steuerventils oder der Pumpenleistung gesteuert werden. Aufgrund der beschriebenen Vorteile des Peroxy-Brenners kann der Industrieofen bei gleicher Leistung so betrieben werden, daß weniger elektrische Leistung benötigt wird, ein saubererer Verbrennungsprozeß garantiert wird und mit einer kleineren und günstigeren Brennereinheit dieselbe Wärmefreisetzungsrate bereitgestellt werden wie mit einem Öl- oder Kerosinbrenner.

Als Brennstoffe für die hier beschriebenen Peroxy-Brenner werden organische Peroxide, wie beispielsweise ein Dialkylperoxid, verwendet. Dialkylperoxide sind beispielsweise aus der EP 0 472 819 als Ausgangsstoffe für polymere Peroxide bekannt. Solche polymeren Peroxide können beispielsweise verwendet werden zur Härtung von ungesättigten Polyesterharzen, zur Polymerisation von ethylenisch ungesättigten Monomeren, zur Härtung elastomerer Harze, zur Verminderung des Molekulargewichts und zur Modifizierung der

Molekulargewichtsverteilung von Polypropylen/Propylen-Copolymeren, zur Vernetzung von Olefinpolymeren und zur Herstellung von Blockcopolymeren und zur Verträglichmachung von Polymermischungen und -legierungen.

Typische Peroxy-Brennstoffe, die zur Verwendung mit den oben genannten Brennern geeignet sind, umfassen insbesondere Di-tert-butylperoxid (Abk: DTBP), tert-Butyl (peroxybenzoat), (Abk.: TBPB), tert-Butyl (peroxy-2-ethylhexanoat), (Abk.: TBPEH), Di- isononanoylperoxid (Abk.: INP) und tert-Butyl (hydroperoxid), (Abk.: TBHP). Alle diese Peroxy-Brennstoffe weisen hinsichtlich ihrer Verwendung in Brennern gemäß den

Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ähnliche Eigenschaften aufweist, wie DTBP.

Weiterhin dienen organische Peroxide, insbesondere DTBP, TBPB, TBPEH, INP und TBHP, in den oben beschriebenen industriellen Hochtemperaturprozessen als starke Verbrennungsbeschleuniger aufgrund des im Molekül vorhandenen Aktivsauerstoffs. Auf diese Weise kann der Schadstoff- und Rußgehalt der Verbrennungsprodukte stark gesenkt werden. Dies senkt überdies die Kosten entsprechender Anlagen, da die externe Zufuhr eines Oxidanten, beispielsweise Luft, Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft, reduziert oder gar weggelassen werden kann, so daß auf betreffende Anbauten an den Anlagen verzichtet werden kann.

Die oben als Brennstoff beschriebenen organischen Peroxide, insbesondere DTBP, TBPB, TBPEH, INP und TBHP, können auch mit anderen Brennstoffen, insbesondere anderen flüssigen Brennstoffen, im Gemisch vorliegen. Insbesondere kann das Dialkylperoxid als Brennstoffzusatz mit einem Anteil von 0,1 Gew.- bis 80 Gew.- vom Gesamtgewicht des Brennstoffs bereitgestellt werden. Gemäß einer Weiterbildung können das Dialkylperoxid mit einem Anteil von 0,1 Gew.- bis 20 Gew.- vom Gesamtgewicht des Brennstoffs bereitgestellt werden. Der genaue Anteil im Brennstoff hängt von der spezifischen

Verwendung ab, solange eine Verbrennung des Zusatzes sicher erfolgen kann. So kann in einigen Fällen ein geringer Anteil ausreichend sein, um das gewünschte

Verbrennungsverhalten im Gesamtsystem zu initiieren, während in anderen Fällen ein hoher Anteil erforderlich ist. Insbesondere kann der Brennstoff vollständig aus einem organischen Peroxid, insbesondere aus DTBP, TBPB, TBPEH, INP oder TBHP, bestehen.

Die vorliegende Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Diese

Ausführungsbeispiele sollten keinesfalls als einschränkend für die vorliegende Erfindung verstanden werden.