AT504398B1 - Porenbrenner, sowie verfahren zum betrieb eines porenbrenners - Google Patents

Porenbrenner, sowie verfahren zum betrieb eines porenbrenners Download PDF

Info

Publication number
AT504398B1
AT504398B1 AT0179406A AT17942006A AT504398B1 AT 504398 B1 AT504398 B1 AT 504398B1 AT 0179406 A AT0179406 A AT 0179406A AT 17942006 A AT17942006 A AT 17942006A AT 504398 B1 AT504398 B1 AT 504398B1
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
fuel
burner
perforated plate
pore
air mixture
Prior art date
Application number
AT0179406A
Other languages
English (en)
Other versions
AT504398A1 (de
Inventor
Frank Dipl Ing Stocker
August Lackner
Original Assignee
Windhager Zentralheizung Techn
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 Windhager Zentralheizung Techn filed Critical Windhager Zentralheizung Techn
Priority to AT0179406A priority Critical patent/AT504398B1/de
Priority to EP07117872A priority patent/EP1918640A3/de
Priority to US11/976,430 priority patent/US20080124666A1/en
Publication of AT504398A1 publication Critical patent/AT504398A1/de
Application granted granted Critical
Publication of AT504398B1 publication Critical patent/AT504398B1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
    • 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 
    • F23C99/00—Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
    • F23C99/006—Flameless combustion stabilised within a bed of porous heat-resistant material
    • 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
    • F23D11/44—Preheating devices; Vaporising devices
    • F23D11/441—Vaporising devices incorporated with burners
    • F23D11/448—Vaporising devices incorporated with burners heated by electrical means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/72—Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
    • F23D14/82—Preventing flashback or blowback
    • 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

Description

2 AT 504 398 B1
Die Erfindung betrifft einen Porenbrenner mit einem Gehäuse, welches einen Einlass für ein Brennstoff-Luftgemisch und einen Auslass für das im Brenner entstehende Abgasgemisch aufweist, wobei im Gehäuse in Strömungsrichtung der Prozessgase ein freier Zündraum mit einer Zündeinrichtung und daran anschließend ein Porenkörper angeordnet sind. Die Erfindung betrifft weiters ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Porenbrenners.
Bei der Verbrennung in porösen, inerten Medien laufen die Verbrennungsreaktionen im Unterschied zur konventionellen Verbrennung in freien Flammen nicht in einer freien Gasströmung ab, sondern innerhalb einer zusammenhängenden Hohlraumstruktur eines inerten Porenkörpers. Die Stabilisierung innerhalb der porösen Matrix wird aufgrund ihrer gegenüber der reinen Gasphase weitaus besseren Wärmetransporteigenschaften möglich. Zwischen Festkörper und Gasphase herrscht annähernd thermisches Gleichgewicht vor, wodurch keine freien Flammen auftreten.
Beim Brennerbetrieb in herkömmlichen Porenbrennern können allgemein folgende Betriebsphasen unterschieden werden: - Startbetrieb: Im Startbetrieb wird der Brenner durch die heißen Abgase der vor dem Porenkörper ablaufenden freien Verbrennung auf Betriebstemperatur gebracht. Beispielsweise können zur Erzeugung der Startflammen Öldruckzerstäuberdüsen eingesetzt werden. - Zwischenphase: Die Startphase wird durch eine kurzzeitige Unterbrechung der Brennstoffzufuhr beendet. - Stationärbetrieb: Bei erneuter Brennstoffzufuhr wird das Brennstoff-Luftgemisch durch Selbstzündung erst im heißen Porenkörper zur Verbrennung gebracht. Die Verbrennungszone ist damit im Porenkörper stabilisiert.
Die DE 102 28 411 C1 beschreibt einen Porenbrenner mit verringerten Startemission, bei welchem nach dem Startbetrieb keine Zwischenphase notwendig ist, in welcher die Brennstoffzufuhr unterbrochen werden muss. Der Brenner weist ein Gehäuse mit einem Einlass für das Brennstoff-Luftgemisch und einen Auslass für die heißen Rauchabgase auf, wobei in einer einlassseitigen Zone ein feinporiges poröses Material und in einer auslassseitigen Zone ein grobporiges poröses Material angeordnet ist. Der Brenner weist weiters eine Verschiebe-Ein-richtung auf, mit welcher zwischen der feinporigen und der grobporigen Zone während des Startvorgangs ein freier Zwischenraum hergestellt werden kann. Das Brenngas-Luftgemisch wird während der Startphase durch die feinporige Zone in den porenfreien Zwischenraum geleitet und dort verbrannt. Die durch die Verbrennung im porenfreien Zwischenraum entstehenden Rauchgase wärmen die grobporige, in der Startphase nicht am Verbrennungsprozess beteiligte Region auf Betriebtemperatur auf. Nach der Startphase, wenn die optimalen Verbrennungstemperaturen in der zweiten Zone erreicht sind, wird das grobporige Material wieder an das feinporige Material in der ersten Zone heranbewegt. Nachteilig dabei sind insbesondere die beweglichen Teile im Brenner und deren Betätigungsmittel, welche den Porenbrenner wartungsanfällig machen und bei der Herstellung und im Betrieb verteuern.
Aus der DE 197 29 718 A1 ist in diesem Zusammenhang ein Brennerkörper für einen Brenner für gasförmige Brennstoffe bekannt geworden, wobei in Strömungsrichtung der Prozessgase eingangs des Brenners in einer ersten Zone poröses Material in Form einer "Spaghetti-Keramik" vorgesehen ist. Daran schließt sich eine freie Zündkammer mit einer Zündeinrichtung an, wobei nach der Zündkammer ein Element angeordnet ist, welches aus einer Anzahl nebeneinander angeordneter Wellblechplättchen besteht. Die Flächen der einzelnen Plättchen stehen dabei parallel zur Strömungsrichtung des Gas-Luftgemisches. Beim Betrieb des Brenners entzündet sich das Gas-Luftgemisch zunächst in der offenen Zündkammer, wobei die Flammenfront unter Erwärmung des Elementes bestehend aus den Wellblechplättchen stromabwärts wandert und sich in diesem Material stabilisiert. 3 AT 504 398 B1
Weiters zeigt die DE 43 22 109 A1 einen Brenner, bei welchem der Brennraum mit einem porösen Material gefüllt ist, dessen Porosität sich längs des Brennraums so ändert, dass die Porengröße in Flussrichtung der Prozessgase zunimmt, sodass sich an einer Grenzfläche oder in einer bestimmtes Zone des porösen Materials für die Porengröße und damit für die Flammenentwicklung optimale Parameter ergeben, bei der eine Flamme entstehen kann. Die Flammenstabilisierung erfolgt somit am Übergang zwischen einem klein- und einem großporigen Porenkörper.
Aus der DE 199 43 615 A1 ist ein Brenner insbesondere für Heizungsanlagen bekannt, dessen zulaufseitig von einer Rückschlagsicherung begrenzte Brennkammer von einem Porenkörper ausgefüllt ist, der aus miteinander verbundenen Drähten aus hochtemperaturfestem Material gefertigt ist, in deren zusammenhängenden Hohlräumen die Reaktion der Verbrennungskomponenten stattfindet. Der poröse Körper besteht somit aus ineinandergreifenden Drahtwendeln größerer Drahtstärke, die eine längere Lebensdauer des Brenners gewährleisten. Die Zündeinrichtung ist in einem seitlichen Ringraum radial außerhalb der Drahtwendeln angeordnet.
Aus der DE 100 38 095 C2 ist ein Festkörperbrenner bekannt, welcher auf einem mit Durchgangsöffnungen für das Brenngas/Luft-Gemisch versehen Träger einen Porenkörper, beispielsweise aus einem keramischen Körper oder aus einem hochtemperaturfesten Gestrick, aufweist, in welchem sich eine Flammenfront ausbildet. Der Porenkörper liegt direkt auf dem Träger mit den Durchgangsöffnungen auf, wobei in einem Teilbereich der Grenzfläche ein zum Teil innerhalb des Trägers ausgebildeter Hohlraum vorgesehen ist, in welchem eine Sonde zur Flammendetektion angeordnet ist.
Aus der JP 57-115 609 A ist eine Heizeinrichtung für einen Katalysator bekannt, bei welchem mehrere katalytische Schichten dicht hintereinander angeordnet sind. Die freien Strömungsflächen stromabwärts werden immer kleiner, um so eine größere Kontaktfläche für das sich stromabwärts ausdehnende Gasgemisch zu schaffen. Das Gasgemisch wird durch einen Einlass in den Brenner eingebracht und strömt durch eine Verteilerplatte. Die katalytische Verbrennung wird durch eine Zündeinrichtung eingeleitet, wobei das Gasgemisch an den katalytischen Schichten ausbrennt und abschließend in einen Wärmetauscherbereich abströmt. Ähnliche Merkmale weist ein katalytischer Brenner gemäß JP 59-225 211 A auf.
Aus der DE 21 32 819 A ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur flammenlosen Verbrennung von gas- oder dampfförmigen Brennstoff/Luft-Gemischen bekannt. Die Vorrichtung weist eine Vermischungskammer mit Zuleitungen für Luft und den Brennstoff auf, wobei die Vermischungskammer ausgangsseitig einen Sinterlochstein aus hochporösem, hochschmelzendem Material aufweist, das mit einer Vielzahl von vorzugsweise parallel zueinander angeordneten Durchtrittsöffnungen versehen ist. In die Vermischungskammer ragt weiters ein Glühkopf einer Zündeinrichtung, so dass das Brennstoff/Luft-Gemisch in Strömungsrichtung vor dem Sinterlochstein gezündet und durch eine Steigerung des Gemischdurchsatzes in den Sinterlochstein hineingedrückt wird. In weiteren Ausführungsvarianten der DE 21 32 819 A wird die Anordnung von mehreren Sinterlochsteinen in Strömungsrichtung hintereinander beschrieben, wobei jedoch die der Erfindung zu Grunde liegende Abfolge von Merkmalen, nämlich keramische Lochplatte, freier Zündraum, keramischer Porenkörper, nicht geoffenbart ist.
Schließlich beschreibt die DE 199 60 093 A1 einen Gasbrenner und ein Verfahren zum flammenlosen Verbrennen eines Gas-Luftgemisches. Der Brenner besteht aus einer hohlzylindrischen Lochplatte und einem konzentrisch darüber und im Abstand dazu angeordneten Porenkörper. Das Brenngas wird in den Hohlraum zwischen der hohlzylindrischen Lochplatte und dem Porenkörper eingeleitet, die benötigte Verbrennungsluft direkt in die hohlzylindrische Lochplatte. Die Reaktionszone dieses Gasbrenners liegt permanent im Hohlraum.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Porenbrenner der eingangs beschriebenen Art sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb derart zu verbessern, dass der Brenner möglichst keine bewegli- 4 AT 504 398 B1 chen Teile aufweist und ein schadstoffarmer Betrieb sowohl in der Startphase als auch im Stationärbetrieb gegeben ist. Weiters soll ein derartiges Brennerkonzept sowohl für Gas- als auch für Ölbrenner anwendbar sein, wobei der Übergang von der Startphase zum Stationärbetrieb problemlos steuerbar sein soll. 5
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Zündraum einlassseitig ein als Lochplatte ausgeführtes Stabilisatorelement aufweist, welches den Einlassquerschnitt verringert und die Strömung des Brennstoff-Luftgemisches im Wesentlichen senkrecht auf den Einlassquerschnitt eines keramischen Porenkörpers ausrichtet, sowie dass der Porenbrenner zur io Verlagerung der Verbrennungszone in den keramischen Porenkörper eine Einrichtung zur Regelung des Massenstroms des Brennstoff-Luftgemisches aufweist.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb eines derartigen Brenners, welcher in Strömungsrichtung des Brennstoff-Luftgemisches vor einem Porenkörper einen Zündraum mit einer 15 Zündeinrichtung aufweist, zeichnet sich durch folgende Schritte aus: • Im Wesentlichen senkrechte Ausrichtung und Beschleunigung des Brennstoff-Luftgemisches durch eine Lochplatte eingangs des Zündraums; • Zündung des Brennstoff-Luftgemisches im Zündraum und Stabilisierung einer Flammen- 20 front in einer Verbrennungszone an der dem Porenkörper zugewandten Seite der Lochplat te; sowie • Erhöhung des Massenstroms des Brennstoff-Luftgemisches und Verlagerung der Verbrennungszone in den Porenkörper. 25 Im Falle eines Ölbrenners wird das Brennstoff-Luftgemisch in einer der Lochplatte vorgelagerten, vorzugsweise heizbaren Mischkammer aufbereitet.
Erfindungsgemäß besteht das Stabilisatorelement aus einer keramischen Lochplatte, wobei diese einen Strömungsquerschnitt aufweist, welcher 10 bis 30%, vorzugsweise 15 bis 20%, des 30 freien Strömungsquerschnittes des Porenbrenners beträgt.
Das Funktionsprinzip des erfindungsgemäßen Porenbrenners wird im Folgenden anhand eines Ölbrenners beschrieben. 35 Die Aufbereitung der Verbrennungsluft und des Brennstoffs, also die Erwärmung beider Komponenten bis zur Zieltemperatur und die Verdampfung des Öls, er folgt in einer dem eigentlichen Porenbrenner vorgeschalteten Mischkammer (siehe beispielsweise AT 408 904 B). Das dort erzeugte, verwirbelte Öldampf-Luftgemisch durchströmt anschließend die keramische Lochplatte, die einen wesentlich kleineren Strömungsquerschnitt aufweist als der Porenbrenner, 40 sodass das Brennstoff-Luftgemisch beschleunigt und bei einem zylindrischen Brenner achspa-rallel ausgerichtet wird. Während des Startbetriebes wird der Brenner mit kleiner Leistung und niedriger Luftzahl (z.B. A=1,1) betrieben, woraus sich ein geringer Massenstrom des Brennstoff-Luftgemisches 45 und damit eine geringe Austrittsgeschwindigkeit an der keramischen Lochplatte ergibt. Mit zunehmenden Prozesstemperaturen steigen auch die jeweiligen Flammengeschwindigkeiten und die Verbrennungszone wandert von der Zündstelle stromauf in Richtung der Lochplatte. Es bildet sich eine aus mehreren Einzelflammen bestehende Flammenfront, die durch die Lochplatte stabilisiert wird. Die durch die Verbrennung gebildeten heißen Rauchgase durchströmen so den Porenkörper und heizen diesen auf. In weiterer Folge wird nun die Luftzahl λ bei konstanter Leistung des Brenners erhöht, wodurch der Gemischmassenstrom und damit die Austrittsgeschwindigkeit des Brennstoff-Luftgemisches ansteigen. Die Verbrennungszone wird nun stromab in den Porenkörper getragen und dort stabilisiert. Gleichzeitig ist damit der Stationärzustand des Brenners erreicht. Anschließend kann die gewünschte Stationärleistung mit entsprechender 55 Grenzluftzahl eingestellt werden. Unter der Grenzluftzahl ist jene notwendige Verbrennungs- 5 AT 504 398 B1 luftmenge zu verstehen, bei der die vollständige Überführung bzw. Stabilisierung der Verbrennungszone in den bzw. im Porenkörper erreicht ist und bei der sämtliche vorgeschriebenen Schadstoffgrenzwerte unterschritten sind. 5 Als Beispiel wird der Betriebsablauf für einen Ölbrenner (z.B. Ölbrenner für Heizöl Extra Leicht) mit einem Leistungsbereich von 2 bis 16 KW beschrieben. • Vorwärmung der Mischkammer: Zunächst wird die Mischkammer durch die elektrische Heizung auf eine Temperatur von 350°C vorgewärmt. Ab einer Mischkammertemperatur io von 230°C wird Verbrennungsluft zugeführt, wodurch Verbrennungsrückstände aus dem
Porenkörper gespült werden. Bei einer Mischkammertemperatur von 345°C wird die Hochspannungsfunkenzündung aktiviert. • Startbetrieb (Zündung und Aufheizen des Porenkörpers): Bei 350°C wird das Brennstoff-Luftgemisch zunächst mit einer Luftzahl von λ=1,1 (bei einer Brennerleistung von 5,5 KW) 15 zugeführt, und im Zündraum durch die Hochspannungsfunkenzündung zur Entzündung gebracht. Die Verbrennungszone wandert anschließend mit zunehmender Flammentemperatur stromauf in Richtung der keramischen Lochplatte und bildet an der dem Porenkörper zugewandten Seite der Lochplatte eine Flammenfront aus. Der Porenkörper wird durch die heißen Rauchgase aufgeheizt. 20 • Überleitung der Verbrennungszone: Danach wird die Luftzahl auf λ>1,1 erhöht. In Folge des erhöhten Massenstroms des Gemisches erhöht sich folglich auch die Austrittsgeschwindigkeit. Die durch die Lochplatte stabilisierte Flammenfront wird instabil und die Verbrennungszone schließlich in den Porenkörper getragen. 25 • Stationärbetrieb: Danach wird der Brenner auf die gewünschte Stationärleistung geregelt. Die notwendigen Luftzahlen sind dabei in Abhängigkeit der zugrunde liegenden Leistung zu wählen. 30 Neben den beschriebenen Aufgaben der Stabilisierung bzw. der Destabilisierung der Startflammen hat die keramische Lochplatte darüber hinaus noch folgende Funktionen:
Flammenrückschlagsicherung;
Ausrichtung der ursprünglich zirkularen Strömung des Brennstoff-Luftgemisches im We- 35 sentlichen senkrecht auf den Einlassquerschnitt des Porenkörpers;
Schutz der Mischkammer vor Überhitzung infolge der Rückstrahlung aus dem Porenkörper.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. 40 Es zeigen: Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Porenbrenner in einem Längsschnitt. Fig. 2 eine Ausführungsvariante des Porenbrenners nach Fig. 1 mit einer Vorgesetzten Mischkammer, in einer Schnittdarstellung, Fig. 3 ein Diagramm, in welchem die Abhängigkeit der Grenzluftzahl Ak von der Wärmeleistung des Porenbrenners dargestellt ist, sowie Fig. 4 eine Variante des Porenbrenners gemäß Fig. 2. 45
Der in Fig. 1 dargestellte Porenbrenner 1 (beispielsweise ein Gasbrenner) weist ein Gehäuse 2 mit einem Einlass 3 für einen Brennstoff-Luftgemisch 4 und einem Auslass 5 für das im Brenner gebildete Abgasgemisch 6 auf, wobei im Gehäuse 2 in Strömungsrichtung der Prozessgase ein Zündraum 7 mit einer Zündeinrichtung 8 und daran anschließend ein keramischer Porenkörper so 9 angeordnet sind. Der Zündraum 7 wird einlassseitig durch ein Stabilisatorelement 10, eine keramische Lochplatte, begrenzt, welche den Einlassquerschnitt verringert und die Strömung des Brennstoff-Luftgemisches 4 im Wesentlichen senkrecht auf den Einlassquerschnitt des Porenkörpers 9 ausrichtet. Im dargestellten Beispiel eines zylindrischen Porenbrenners erfolgt die Ausrichtung des Brennstoff-Luftgemisches parallel zur Achse 1' des Porenbrenners 1. Wei- 55 ters weist der Porenbrenner 1 eine Einrichtung 11 zur Regelung des Massenstroms des Brenn- 6 AT 504 398 B1 stoff-Luftgemisches 4 auf, beispielsweise ein dem Brenner vorgeschaltetes Druckgebläse oder ein nachgeschaltetes Sauggebläse. Die Regelung erfolgt bevorzugt dadurch, dass zur Erhöhung des Massenstroms des Brennstoff-Luftgemisches 4 am Übergang von der Startphase zum Stationärbetrieb die Luftzahl λ erhöht wird. 5
Das Gehäuse 2 des Porenbrenners 1 besteht im Wesentlichen aus einem wassergekühlten Brennrohr 12, welches mit einem Wärmedämmmantel 13 ausgekleidet ist. Die keramische Lochplatte 10 wird mit Hilfe eines konischen Spannringes 14 in einer konischen Aufnahme am Einlass 3 des Porenbrenners 1 befestigt. 10
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Öl-Porenbrenner ist in Strömungsrichtung der Prozessgase vor dem Stabilisatorelement 10 eine vorzugsweise beheizbare Mischkammer 15 zur Aufbereitung der Verbrennungsluft und eines flüssigen Brennstoffs angeordnet. Das Heizelement 16 der mit einem Zwischenring 17 am wassergekühlten Brennrohr 12 befestigten Mischkammer 15 ist im 15 Bereich der Einlassöffnung 18 angeordnet.
Die nachstehenden Material- und Zahlenangaben beziehen sich auf ein konkretes Ausführungsbeispiel eines Ölbrenners und haben keine einschränkende Wirkung auf die gegenständliche Erfindung. 20
Der Porenkörper 9 in welchem Prozesstemperaturen zwischen 1500 und 1800°C erreicht werden können, entspricht im Aufbau und Material den in der Porenbrennertechnik eingesetzten Standardmodellen. Beispielsweise kann eine Wellkeramik aus AI2Ö3 eingesetzt werden. Der Porenkörper kann auch aus Zrö2, Siö2 und anderen Hochtemperaturkeramiken bestehen. Der 25 Wärmedämmmantel weist beispielsweise eine Dicke von 5 mm auf und besteht aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit (z.B. 0,85 W/mK bei 745°C), kleinem Ausdehnungskoeffizienten (z.B. 0,9. 10-6 1/K) und einer Porosität von 20%. Als Stabilisatorelement 10 wird eine kreisrund ausgeführte, keramische Giesfilterlochplatte mit einem Außendurchmesser von 67 mm, einer Dicke von 22 mm und einer reduzierten freien Querschnittsfläche von 689mm2 30 verwendet, wobei die einzelnen Bohrungen 10' der Platte einen Durchmesser von 2,19 mm aufweisen. Die axiale Ausrichtung des Brennstoff-Luftgemisches wird durch die relativ langen, axialen Bohrungen 10' erzielt, wobei der Durchmesser der Bohrungen 10' in der Lochplatte 10 derart bemessen ist, dass eine Flammenlöschung im Falle eines Flammenrückschlages erfolgt. Der Durchmesser der Bohrungen 10' beträgt beispielsweise 8 bis 15%, vorzugsweise ca. 10%, 35 der Dicke der Lochplatte (10).
Die runde keramische Lochplatte 10 ist beim dargestellten Beispiel in einen konischen Spannring aus Messing eingearbeitet und mit diesem am Einlass 3 des Brennerrohrs 12 befestigt. Der konische Spannring 14 wird durch den Zwischenring 17 in die konische Aufnahme des Brenn-40 rohres 12 gepresst und dort fixiert. Es ist auch möglich, eine Lochplatte mit konischem Rand herzustellen, welche direkt in die konische Aufnahme des Brennrohres 12 eingesetzt werden kann. Das gesamte Aufnehmersystem wird aufgrund der Wasserkühlung im Brennrohr 12 nahezu wärmedehnungsfrei gehalten, wodurch das Stabilisatorelement 10 auch höchsten Temperaturbelastungen standhalten kann. Gleichzeitig wird durch die Wasserkühlung eine Überhit-45 zung des Stabilisatorelementes 10 und eine unerwünschte, vorzeitige Selbstzündung des Brennstoff-Luftgemisches ausgeschlossen.
Die Verlagerung der Verbrennungszone von der dem Zündraum 7 zugewandten Seite der Lochplatte 10 in den Porenkörper 9 basiert auf einer Destabilisierung der Startflammen. Dies so wird dann erreicht, wenn an allen Stellen der Flammenfront die Strömungsgeschwindigkeit die Flammengeschwindigkeit übertrifft. Während nun im hohen Leistungsbereich des Brenners bereits mit geringen Luftzahlen ausreichend hohe Gesamtmassenströme erreicht werden, sind dazu mit abnehmender Brennerleistung aufgrund der damit verbundenen geringer werdenden Brennstoffmassenströme immer höhere Verbrennungsluftanteile im Gemisch notwendig. Somit 55 definiert sich eine leistungsabhängige Grenzluftzahl Ak gemäß Fig. 3.

Claims (9)

  1. 7 AT 504 398 B1 Bei der Ausführungsvariante gemäß Fig. 4 ist die Lochplatte 10 zweiteilig ausgeführt und wird durch zwei Spannflansche 19, 19' und Spannbacken 20 fixiert. Der vordere Spannflansch 19 dient gleichzeitig als Auflage für die Mischkammer 15. Patentansprüche: 1. Porenbrenner (1) mit einem Gehäuse (2), welches einen Einlass (3) für ein Brennstoff-Luftgemisch (4) und einen Auslass (5) für das im Brenner entstehende Abgasgemisch (6) aufweist, wobei im Gehäuse (2) in Strömungsrichtung der Prozessgase ein freier Zündraum (7) mit einer Zündeinrichtung (8) und daran anschließend ein Porenkörper (9) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündraum (7) einlassseitig ein als Lochplatte ausgeführtes Stabilisatorelement (10) aufweist, welches den Einlassquerschnitt verringert und die Strömung des Brennstoff-Luftgemisches im Wesentlichen senkrecht auf den Einlassquerschnitt eines keramischen Porenkörpers (9) ausrichtet, sowie dass der Porenbrenner (1) zur Verlagerung der Verbrennungszone in den keramischen Porenkörper (9) eine Einrichtung (11) zur Regelung des Massenstroms des Brennstoff-Luftgemisches (4) aufweist.
  2. 2. Porenbrenner (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung der Prozessgase vor dem Stabilisatorelement (10) eine vorzugsweise beheizbare Mischkammer (15) zur Aufbereitung der Verbrennungsluft und eines flüssigen Brennstoffs, beispielsweise Öl, angeordnet ist.
  3. 3. Porenbrenner (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisatorelement (10) aus einer keramischen Lochplatte besteht.
  4. 4. Porenbrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische Lochplatte (10) einen Strömungsquerschnitt aufweist, welcher 10 bis 30%, vorzugsweise 15 bis 20%, des freien Strömungsquerschnittes des Porenbrenners beträgt.
  5. 5. Porenbrenner nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Bohrungen (10') in der Lochplatte (10) derart bemessen ist, dass eine Flammenlöschung im Falle eines Flammenrückschlages erfolgt, wobei der Durchmesser der Bohrungen (10') 8 bis 15%, vorzugsweise ca. 10%, der Dicke der Lochplatte (10) beträgt.
  6. 6. Porenbrenner nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische Lochplatte (10) mit Hilfe eines beispielsweise konischen Spannrings (14) am Einlass (3) des Porenbrenners (1) befestigt ist.
  7. 7. Verfahren zum Betrieb eines Porenbrenners, welcher in Strömungsrichtung des Brennstoff-Luftgemisches vor einem Porenkörper einen Zündraum mit einer Zündeinrichtung aufweist, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Ausrichtung der Strömung des Brennstoff-Luftgemisches im Wesentlichen senkrecht auf den Einlassquerschnitt des Porenkörpers und Beschleunigung des Brennstoff-Luftgemisches durch eine Lochplatte eingangs des Zündraums; Zündung des Brennstoff-Luftgemisches im Zündraum und Stabilisierung einer Flammenfront in einer Verbrennungszone an der dem Porenkörper zugewandten Seite der Lochplatte; sowie Erhöhung des Massenstroms des Brennstoff-Luftgemisches und Verlagerung der Verbrennungszone in den Porenkörper.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung flüssiger Brennstoffe das Brennstoff-Luftgemisch in einer der Lochplatte vorgelagerten, vorzugsweise heizbaren Mischkammer aufbereitet wird. 8 AT 504 398 B1
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung des Massenstroms des Brennstoff-Luftgemisches am Übergang von der Startphase zum Stationärbetrieb die Luftzahl λ erhöht wird. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen
AT0179406A 2006-10-24 2006-10-24 Porenbrenner, sowie verfahren zum betrieb eines porenbrenners AT504398B1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT0179406A AT504398B1 (de) 2006-10-24 2006-10-24 Porenbrenner, sowie verfahren zum betrieb eines porenbrenners
EP07117872A EP1918640A3 (de) 2006-10-24 2007-10-04 Porenbrenner, sowie Verfahren zum Betrieb eines Porenbrenners
US11/976,430 US20080124666A1 (en) 2006-10-24 2007-10-24 Porous burner as well as a method for operating a porous burner

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT0179406A AT504398B1 (de) 2006-10-24 2006-10-24 Porenbrenner, sowie verfahren zum betrieb eines porenbrenners

Publications (2)

Publication Number Publication Date
AT504398A1 AT504398A1 (de) 2008-05-15
AT504398B1 true AT504398B1 (de) 2008-07-15

Family

ID=38805076

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
AT0179406A AT504398B1 (de) 2006-10-24 2006-10-24 Porenbrenner, sowie verfahren zum betrieb eines porenbrenners

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20080124666A1 (de)
EP (1) EP1918640A3 (de)
AT (1) AT504398B1 (de)

Families Citing this family (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7717704B2 (en) * 2007-03-28 2010-05-18 Prince Castle, Inc. Wire mesh burner plate for a gas oven burner
DE102007015753B4 (de) 2007-03-30 2018-08-09 Khs Gmbh Schrumpftunnel, Schrumpfgaserhitzer und Verfahren zum Aufschrumpfen von Schrumpffolien auf Verpackungen oder Verpackungseinheiten
US8163066B2 (en) 2007-05-21 2012-04-24 Peter Eisenberger Carbon dioxide capture/regeneration structures and techniques
US20140130670A1 (en) 2012-11-14 2014-05-15 Peter Eisenberger System and method for removing carbon dioxide from an atmosphere and global thermostat using the same
US20080289495A1 (en) 2007-05-21 2008-11-27 Peter Eisenberger System and Method for Removing Carbon Dioxide From an Atmosphere and Global Thermostat Using the Same
US8500857B2 (en) 2007-05-21 2013-08-06 Peter Eisenberger Carbon dioxide capture/regeneration method using gas mixture
DE102007030264B4 (de) * 2007-06-28 2009-10-01 Khs Ag Brennereinheit
WO2009129547A1 (en) * 2008-04-18 2009-10-22 The Board Of Trustees Of The University Of Alabama Meso-scaled combustion system
DE102008048359B4 (de) * 2008-09-22 2010-08-26 Sgl Carbon Se Vorrichtung zur Verbrennung eines Brennstoff/Oxidationsmittelgemisches
FR2951808B1 (fr) * 2009-10-22 2011-11-18 Gdf Suez Bruleur radiant a rendement accru, et procede d'amelioration du rendement d'un bruleur radiant
US9028592B2 (en) 2010-04-30 2015-05-12 Peter Eisenberger System and method for carbon dioxide capture and sequestration from relatively high concentration CO2 mixtures
EP3653282A1 (de) 2010-04-30 2020-05-20 Peter Eisenberger System und verfahren zur abscheidung und sequestrierung von kohlenstoff
CN102692017B (zh) * 2011-03-25 2015-03-18 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种固体氧化物燃料电池发电系统及其燃烧器
US8637792B2 (en) 2011-05-18 2014-01-28 Prince Castle, LLC Conveyor oven with adjustable air vents
US20130095999A1 (en) 2011-10-13 2013-04-18 Georgia Tech Research Corporation Methods of making the supported polyamines and structures including supported polyamines
DE102011119163A1 (de) 2011-11-23 2013-05-23 Man Truck & Bus Ag Brennervorrichtung für den Brennraum eines Brenners insbesondere zur Anhebung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs
CN102966990A (zh) * 2011-12-01 2013-03-13 周佳强 一种用在燃气灶具和燃气设备燃烧器上的具有双层异目功能的金属蜂窝发热体
EP2870409B1 (de) 2012-07-03 2020-03-25 Dreizler, Ulrich Brenner mit einer oberflächenverbrennung
EP2703339A1 (de) * 2012-09-04 2014-03-05 Casale Chemicals S.A. Brenner zur Herstellung von Synthesegas
US11059024B2 (en) 2012-10-25 2021-07-13 Georgia Tech Research Corporation Supported poly(allyl)amine and derivatives for CO2 capture from flue gas or ultra-dilute gas streams such as ambient air or admixtures thereof
WO2015123701A1 (en) * 2014-02-14 2015-08-20 Clearsign Combustion Corporation Electrically heated burner
WO2015112950A1 (en) * 2014-01-24 2015-07-30 Clearsign Combustion Corporation LOW NOx FIRE TUBE BOILER
US10386062B2 (en) 2013-02-14 2019-08-20 Clearsign Combustion Corporation Method for operating a combustion system including a perforated flame holder
US10119704B2 (en) 2013-02-14 2018-11-06 Clearsign Combustion Corporation Burner system including a non-planar perforated flame holder
CA2892229A1 (en) * 2013-02-14 2014-08-21 Clearsign Combustion Corporation Startup method and mechanism for a burner having a perforated flame holder
US10571124B2 (en) 2013-02-14 2020-02-25 Clearsign Combustion Corporation Selectable dilution low NOx burner
US10458649B2 (en) 2013-02-14 2019-10-29 Clearsign Combustion Corporation Horizontally fired burner with a perforated flame holder
US10125983B2 (en) 2013-02-14 2018-11-13 Clearsign Combustion Corporation High output porous tile burner
CN107448943B (zh) 2013-02-14 2020-11-06 美一蓝技术公司 穿孔火焰稳定器和包括穿孔火焰稳定器的燃烧器
US11953201B2 (en) 2013-02-14 2024-04-09 Clearsign Technologies Corporation Control system and method for a burner with a distal flame holder
US11460188B2 (en) 2013-02-14 2022-10-04 Clearsign Technologies Corporation Ultra low emissions firetube boiler burner
JP6236866B2 (ja) * 2013-05-15 2017-11-29 住友電気工業株式会社 ガラス微粒子堆積体の製造方法およびガラス微粒子堆積体製造用バーナー
DE102013220653B4 (de) * 2013-10-14 2019-12-05 Eberspächer Climate Control Systems GmbH & Co. KG Brennkammerbaugruppe, insbesondere für einen Verdampferbrenner
WO2015057740A1 (en) 2013-10-14 2015-04-23 Clearsign Combustion Corporation Flame visualization control for electrodynamic combustion control
DE102013220655B4 (de) * 2013-10-14 2016-01-14 Eberspächer Climate Control Systems GmbH & Co. KG Bodenbaugruppe für eine Brennkammerbaugruppe eines Verdampferbrenners
DE102013220654B4 (de) * 2013-10-14 2023-10-19 Eberspächer Climate Control Systems GmbH Brennkammerbaugruppe für einen Verdampferbrenner
AU2014373727B2 (en) 2013-12-31 2019-04-11 Chichilnisky, Graciela Rotating multi-monolith bed movement system for removing CO2 from the atmosphere
DE102014209529A1 (de) * 2014-05-20 2015-11-26 Siemens Aktiengesellschaft Verbrennung von Lithium bei unterschiedlichen Temperaturen, Drücken und Gasüberschüssen mit porösen Rohren als Brenner
US9702547B2 (en) 2014-10-15 2017-07-11 Clearsign Combustion Corporation Current gated electrode for applying an electric field to a flame
DE102014117115A1 (de) * 2014-11-23 2016-05-25 Webasto SE Verdampferanordnung
CN104566367B (zh) * 2014-12-02 2017-01-11 中国矿业大学 低浓度煤层气或瓦斯燃烧器及其配套系统
WO2016141362A1 (en) * 2015-03-04 2016-09-09 Clearsign Combustion Corporation BURNER WITH REDUCED NOx OUTPUT FROM A NITROGEN-CONTAINING FUEL
CN112432166B (zh) 2016-01-13 2023-10-27 美一蓝技术公司 瓷砖组之间具有间隙的穿孔火焰保持器
EP4317781A3 (de) 2016-04-29 2024-04-03 ClearSign Technologies Corporation Brennersystem mit diskreten querflammstabilisatoren
US10539326B2 (en) * 2016-09-07 2020-01-21 Clearsign Combustion Corporation Duplex burner with velocity-compensated mesh and thickness
DE102016116687B4 (de) * 2016-09-07 2019-12-05 Eberspächer Climate Control Systems GmbH & Co. KG Brennkammerbaugruppe für einen Verdampferbrenner
WO2018085152A1 (en) 2016-11-04 2018-05-11 Clearsign Combustion Corporation Plasma pilot
CN106402869A (zh) * 2016-11-09 2017-02-15 沈阳工程学院 一种圆柱体有序堆积的多孔介质燃烧器
WO2018160856A1 (en) 2017-03-02 2018-09-07 Clearsign Combustion Corporation Combustion system with perforated flame holder and swirl stabilized preheating flame
CN106907711B (zh) * 2017-03-09 2023-07-21 沈阳工程学院 一种径向分层带相变蓄热的多孔介质燃烧器
CN108800128B (zh) * 2017-05-02 2024-04-09 四川天法科技有限公司 有燃烧旋钮的燃烧器及基于燃烧旋钮的火焰连续控制方式
CN107166387A (zh) * 2017-06-08 2017-09-15 东北大学 一种燃烧区孔隙阶跃式多孔介质燃烧器
CN109268829B (zh) * 2018-09-07 2019-12-10 东北大学 一种楔形过渡区多孔介质燃烧器及火焰面调控方法
CN110425531A (zh) * 2019-08-21 2019-11-08 浙江力聚热水机有限公司 一种多燃烧面水冷预混燃气燃烧器及其燃烧方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2132819A1 (de) * 1971-07-01 1973-01-18 Siemens Ag Verfahren und vorrichtung zur flammlosen verbrennung von gas- oder dampffoermigen brennstoff/luft-gemischen
JPS57115609A (en) * 1981-01-09 1982-07-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Combustion apparatus for catalyst
JPS59225211A (ja) * 1983-06-07 1984-12-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 触媒燃焼器
DE4322109A1 (de) * 1993-07-02 1995-01-12 Durst Franz Prof Dr Dr H C Brenner
DE4133251C2 (de) * 1991-10-08 1995-12-14 Luedi Roger Verfahren zum Herstellen eines Flammenhalters für einen Strahlungsbrenner und nach diesem Verfahren hergestellter Flammenhalter
DE19729718A1 (de) * 1996-11-16 1998-05-20 Buderus Heiztechnik Gmbh Brennerkörper für einen Brenner für gasförmige Brennstoffe
DE19943615A1 (de) * 1999-09-11 2001-03-15 Bosch Gmbh Robert Brenner, insbesondere für Heizungsanlagen
DE19960093A1 (de) * 1999-12-14 2001-07-05 Bosch Gmbh Robert Gasbrenner und Verfahren zum flammenlosen Verbrennen eines Gas-Luft-Gemisches
DE10038095C2 (de) * 2000-08-04 2002-06-13 Bosch Gmbh Robert Anordnung zur Flammenüberwachung von Poren- und Gestrickbrennern
DE10228411C1 (de) * 2002-06-25 2003-09-18 Enginion Ag Porenbrenner mit verringerter Startemission

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2542750A (en) * 1948-03-09 1951-02-20 Charles H Butz Radiant bowl gas burner
US3277948A (en) * 1960-09-09 1966-10-11 Thermal Engineering Corp Radiant burner utilizing flame quenching phenomena
DE2317477A1 (de) * 1973-04-06 1974-10-24 Hermann J Schladitz Verfahren und vorrichtung zum verdampfen eines fluessigen brennstoffes
US4673349A (en) * 1984-12-20 1987-06-16 Ngk Insulators, Ltd. High temperature surface combustion burner
CA2005415C (en) * 1989-01-10 1994-03-01 Willie H. Best High efficiency gas burner assembly
US5326257A (en) * 1992-10-21 1994-07-05 Maxon Corporation Gas-fired radiant burner
US5515794A (en) * 1995-01-23 1996-05-14 Texaco Inc. Partial oxidation process burner with recessed tip and gas blasting
US5890886A (en) * 1997-07-21 1999-04-06 Sulzer Chemtech Ag Burner for heating systems
DE19901145A1 (de) * 1999-01-14 2000-07-20 Krieger Gmbh & Co Kg Als Flächenstrahler ausgebildeter Infrarot-Strahler
EP1476696A1 (de) * 2002-02-12 2004-11-17 Voith Paper Patent GmbH Als flächenstrahler ausgebildeter infrarot-strahler
US7853129B2 (en) * 2004-06-23 2010-12-14 Char-Broil, Llc Infrared emitting apparatus

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2132819A1 (de) * 1971-07-01 1973-01-18 Siemens Ag Verfahren und vorrichtung zur flammlosen verbrennung von gas- oder dampffoermigen brennstoff/luft-gemischen
JPS57115609A (en) * 1981-01-09 1982-07-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Combustion apparatus for catalyst
JPS59225211A (ja) * 1983-06-07 1984-12-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 触媒燃焼器
DE4133251C2 (de) * 1991-10-08 1995-12-14 Luedi Roger Verfahren zum Herstellen eines Flammenhalters für einen Strahlungsbrenner und nach diesem Verfahren hergestellter Flammenhalter
DE4322109A1 (de) * 1993-07-02 1995-01-12 Durst Franz Prof Dr Dr H C Brenner
DE19729718A1 (de) * 1996-11-16 1998-05-20 Buderus Heiztechnik Gmbh Brennerkörper für einen Brenner für gasförmige Brennstoffe
DE19943615A1 (de) * 1999-09-11 2001-03-15 Bosch Gmbh Robert Brenner, insbesondere für Heizungsanlagen
DE19960093A1 (de) * 1999-12-14 2001-07-05 Bosch Gmbh Robert Gasbrenner und Verfahren zum flammenlosen Verbrennen eines Gas-Luft-Gemisches
DE10038095C2 (de) * 2000-08-04 2002-06-13 Bosch Gmbh Robert Anordnung zur Flammenüberwachung von Poren- und Gestrickbrennern
DE10228411C1 (de) * 2002-06-25 2003-09-18 Enginion Ag Porenbrenner mit verringerter Startemission

Also Published As

Publication number Publication date
US20080124666A1 (en) 2008-05-29
AT504398A1 (de) 2008-05-15
EP1918640A3 (de) 2009-04-15
EP1918640A2 (de) 2008-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AT504398B1 (de) Porenbrenner, sowie verfahren zum betrieb eines porenbrenners
DE19646957B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung von Flüssigbrennstoff
EP1995515B1 (de) Unterstützter FLOX-Betrieb und Brenner dafür
DE69731240T2 (de) Verbrennungsvorrichtung
DE19717721A1 (de) Brennereinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Brennereinrichtung für eine NOx- und CO-arme Verbrennung
DE10217675A1 (de) Verdampferanordnung zur Erzeugung eines in einem Reformer zur Wasserstoffgewinnung zersetzbaren Kohlenwasserstoff/Luft-Gemisches und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Verdampferanordnung
EP0004055A2 (de) Vergasungsbrenner
EP1893915B1 (de) Brenneranordnung und verfahren für deren betrieb
EP1523641B1 (de) Porenbrenner sowie gargerät, enthaltend mindestens einen porenbrenner
EP1522788A2 (de) Verdampferbrenner
DE3243398A1 (de) Vergasungsbrenner fuer fluessigen brennstoff
DE102006048984A1 (de) Verwendung einer Brennervorrichtung in einem Brennstoffzellensystem
EP3650753B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur flammenlosen stufenverbrennung
EP0906545B1 (de) Brenner zur oberflächenverbrennung für flüssige brennstoffe und verfahren zum verbrennen
DE4308017C1 (de) Wassererwärmer mit katalytischem Brenner und Verfahren zu seinem Betreiben
DE19631552A1 (de) Katalytischer Wärmeerzeuger
EP1016826B1 (de) Gasbrenner und Verfahren zum Betrieb desselben
CH569925A5 (en) Fuel oil preheater for ensuring complete combustion - has oil tube filled with steel wool connected to burner
DE3243399A1 (de) Vorrichtung mit brenner und waermetauscher
DE3420408C2 (de) Brenner zum Verbrennen von Abgasen
WO1997049952A9 (de) Verfahren und konstruktion eines brenners zur oberflächenverbrennung für flüssige brennstoffe
EP0794384B1 (de) Kleinfeuerung für den häuslichen Nutzungsbereich
DE19962414A1 (de) Gasbrenner und Verfahren zum Betrieb desselben
DE2356849C3 (de) Gliederheizkessel zur flammenlosen Verbrennung von gasförmigen Brennstoffen
DE2127282C (de) Gerat zur Nachverbrennung von Brennstoff, insbesondere Gasgemischen

Legal Events

Date Code Title Description
MM01 Lapse because of not paying annual fees

Effective date: 20141024