CN117642580A - 红外辐射器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种红外辐射器、尤其暗辐射器或亮辐射器，其具有燃烧器和鼓风机，其中，燃烧器与燃料气体供应部连接，其中，鼓风机设立用于向燃烧器供应燃烧空气，其中，燃料气体供应部与作为燃料气体源的氢气源连接，其中，布置有UV传感器，该UV传感器设立用于，对通过燃烧器所产生的火焰的至少一个参数进行检测。

Description

红外辐射器

技术领域

本发明涉及一种红外辐射器、尤其暗辐射器或亮辐射器，其具有燃烧器和鼓风机，其中，燃烧器与燃料气体供应部连接，其中，鼓风机设立用于向燃烧器供应燃烧空气。

背景技术

在商业和工业领域中为了加热生产-和存储设施而经常使用红外辐射器。这种红外辐射器尤其安装在顶板或壁处并且用于对隔绝性能较高或仅一般的空间进行加温。红外辐射器突出之处在于，通过其红外辐射来主要对所辐射的表面进行加温。由此该红外辐射器几乎无损失地释放其热量。在此避免了如在传统的燃烧系统中出现的气流现象。为了提高红外辐射器的效率而经常使用反射器。

在红外辐射器的领域中在亮辐射器与暗辐射器之间进行区分。就亮辐射器而言，燃料气体-空气混合物在一个或多个为此布置的陶瓷辐射板的表面处燃烧。使用天然气或液化气(丙烷或沼气)作为燃料气体。亮辐射器的名称基于燃料气体-空气混合物在陶瓷辐射板上的可见的燃烧，该陶瓷辐射板由此发出亮光。为此，陶瓷辐射板具有平行于彼此布置的火焰贯穿通道，该火焰贯穿通道具有相对于辐射侧所安装的经常锥状的加深部。在燃烧时基本上在加深部中形成火焰，由此对加深部的侧壁以及形成在加深部之间的接片进行均匀地加温。例如在EP 2014980A1中描述了这类亮辐射器。

暗辐射器具有一个或多个辐射管作为辐射元件，这些辐射管分配有至少一个燃烧器。通过在燃烧器内燃烧由燃料气体和空气构成的混合物而产生火焰，该火焰能够借助于鼓风机来分布在辐射管的整个长度上。同样使用天然气或液化气(丙烷或沼气)作为燃料气体，辐射管通常连续地在后方与燃烧器线性地或U形地联接，并且应该将通过火焰所产生的热量均匀地辐射到整个管走向上。辐射管通过火焰和由此所产生的高温气体被均匀地加热并且产生热辐射，该热辐射被辐射到有待加温的区域上。借助于鼓风机将通过燃烧所形成的废气从辐射管移除，例如通过排气管排出到外部空气处。例如在EP 2708814 A1中描述了这类暗辐射器。

为了在这样的气体驱动的红外辐射器中阻止不希望的气体逸出而必需的是，对气体燃烧的火焰进行监测。通常借助于电离电极、如例如在DE 102014019765 A1中所描述的那样来进行火焰监测。电离电极利用火焰的整流效应以用于识别出燃烧的存在性。在此，施加在电离电极处的交流电在存在火焰的情况下会转换成直流电。这种火焰监测不利的是，电离电极必须进入到气体火焰中，由此会限制其寿命。电离电极的耐久性在此尤其依赖于燃烧的温度。燃料气体的温度越高，则必需的电离电极的耐用时间就越低。

发明内容

这里，本发明将实现补救措施。本发明所基于的目的是提供一种红外辐射器，该红外辐射器即使在具有高的燃烧温度的燃料气体、尤其氢气的情况下也能够实现可靠且低维修的火焰监测。按照本发明，这种目的通过权利要求1的特征部分的特征来解决。

利用本发明提供了一种红外辐射器，该红外辐射器能够实现可靠且低维修的火焰监测。通过燃料气体供应部与作为燃料气体源的氢气源连接，其中，布置有UV传感器，该UV传感器设立用于，对通过燃烧器所产生的火焰的至少一个参数进行检测，由此即使在燃料气体的高的火焰温度的情况下也能够实现低维修的火焰监测。使用用于火焰监测的UV传感器并不与火焰接触并且因此并不经受由热引起的磨损。

通过使用氢气作为燃料气体引起了降低的有害物质排放。因为氢气不含碳，在废气中理论上并不含有含碳的有害物质、如一氧化碳、二氧化碳或碳氢化合物。令人惊讶地发现了，通过UV传感器能够实现可靠地监测不可见的氢气火焰。

在本发明的改进方案中，红外辐射器是暗辐射器，该暗辐射器包括辐射管，燃烧器布置在该辐射管中，其中，UV传感器对准火焰的底部。有利地，辐射管设有观察窗，其中，UV传感器在辐射管外通过观察窗来对准火焰的底部。由此进一步避免了UV传感器由于火焰热量所致的损坏。

在本发明的设计方案中，辐射管与废气排出管路连接，其中，以沿火焰方向联接在燃烧器前方的方式布置有燃烧空气混合室，该燃烧空气混合室与燃烧空气源和废气排出管路连接。通过向燃烧空气供应废气来实现氧气减少，由此能够实现降低火焰温度。此外，通过废气的再循环引起了减少氮氧化物排放。

在本发明的另外的设计方案中，鼓风机以沿火焰方向联接在燃烧器前方的方式布置，并且燃烧空气混合室布置在鼓风机内。由此实现燃烧空气与废气在鼓风机内的良好的混合。

在本发明的改进方案中，在排出管路处布置有调整装置，通过该调整装置能够设定废气排出管路的废气体积流量与燃烧空气源的燃烧空气体积流量的比例。由此能够实现对燃烧空气-废气-混合物的氧气含量的设定。

在本发明的另外的设计方案中，红外辐射器是亮辐射器，该亮辐射器具有用作辐射面的、设有火焰贯穿通道的辐射板，其中，燃烧器设立用于引起辐射板的面状的发光，并且其中，UV传感器以与辐射板围成钝角的方式对准该辐射板。由此实现可靠的火焰识别。

在本发明的设计方案中，布置有至少局部地围住辐射板的反射器，该反射器设有窗口，其中，光学传感器在反射器外通过窗口对准辐射板。由此在传感器的被保护以免受火焰热量的位置中实现火焰识别。

在本发明的另外的设计方案中，反射器围住辐射板的辐射面并且界定了废气室，其中，以联接在燃烧器前方的方式布置有燃烧空气混合室，该燃烧空气混合室与燃烧空气源和废气室连接。通过向燃烧空气供应废气来实现氧气减少，由此能够实现降低火焰温度。此外，通过废气的再循环引起了减少氮氧化物排放。

在本发明的另外的设计方案中，废气室与燃烧空气混合室通过喷射器连接，其中，喷射器的推进介质是通过鼓风机所引入的燃烧空气，并且吸入到燃烧空气混合室中的介质是处在废气室中的废气。由此得到燃烧空气与废气的规定的比例。优选布置有调整装置，通过该调整装置能够对燃烧空气体积流量与喷射器的所吸入的废气体积流量的比例进行设定。

在本发明的改进方案中，UV传感器与和燃料气体供应部连接的调节装置连接，该调节装置用于中断和/或用于设定氢气供应。由此，在火焰熄灭的情况下能够实现中断氢气供应，由此反作用于氢气的不期望的逸出。

在本发明的设计方案中，UV传感器设立用于UV共振吸收光谱学。由此能够实现对火焰以及环绕该火焰的燃烧废气的NOX含量进行检测。

在本发明的另外的设计方案中，调节装置和/或调整装置与控制及调节模块连接，该控制及调节模块编程用于，通过对由UV传感器所传送的实际参数与所存储的目标参数进行比较，通过改变氢气体积流量和/或燃烧空气体积流量和/或废气流与燃烧空气流的比例来调节火焰特性。

有利地，实际参数是由UV传感器所检测到的NOX值，其中，控制及调节模块编程用于，基于实际值与所存储的目标值的差值，通过改变氢气体积流量和/或燃烧空气体积流量和/或废气流与燃烧空气流的比例来调节火焰温度。由此，通过NOX目标值预设通过控制该混合比例能够实现对火焰进行温度调节。火焰温度的变化在超过1000°的范围中直接影响火焰的废气的NOX值。

附图说明

在其余的从属权利要求中提出了本发明的其他改进方案和设计方案。在附图中示出了并且在下文中详细地描述了本发明的实施例。其中：

图1示出了呈暗辐射器的形式的红外辐射器的示意图，并且

图2示出了呈亮辐射器的形式的红外辐射器的示意图。

具体实施方式

按照图1的选择作为实施例的暗辐射器包括燃烧器1，该燃烧器与鼓风机3连接并且与辐射管4联接。辐射管4在图1中仅简示；辐射管4因此能够在几米长度上延伸并且由多个辐射管元件形成。在实施例中，辐射管4构造为耐高温的不锈钢管。替代地，也能够使用具有热施加的氧化铝层的特种钢。辐射管4在实施例中被未示出的反射器围住，该反射器在实施例中由经表面结构化的铝板构成，并且该反射器在两个侧部上具有用于降低对流损失的分隔板。

燃烧器1包括气体喷嘴21，该气体喷嘴与氢气供应部2连接。与气体喷嘴21间隔开地在燃烧器1中有布置点火电极11。在燃烧器1的背离点火电极11的侧部处如此安放有鼓风机3，使得该鼓风机用燃烧空气来环绕冲扫气体喷嘴21。为此，鼓风机3在吸取侧与燃烧空气供应部31连接。

从气体喷嘴21在压力下逸出到燃烧器1中的氢气流与燃烧空气流混合，该燃烧空气流环绕冲扫气体喷嘴21并且在达到必需的混合比例的情况下被与气体喷嘴21间隔开地布置的点火电极11点燃，由此以相对于气体喷嘴21的间距形成火焰15，该火焰在辐射管4的长度上延伸到该辐射管中。在氢气流的并不具有与燃烧空气的足够的混合比例的、不可点燃的区域22中不会形成火焰。

在燃烧器1的壳体12中引入传感器接纳部13，该传感器接纳部具有窗口14。UV传感器5引入到传感器接纳部13中，该UV传感器通过电线51与用于中断氢气供应部2的调节装置32连接。UV传感器5在实施例中居中地指向火焰15的火焰底部151。如果通过UV传感器5没有检测到火焰15，则通过调节装置32来中断氢气供应。与调节装置32、当前调节阀连接的控制及调节模块33这里附加地与点火电极11连接并且如此设立，使得在没有检测到火焰的情况下首先激活点火电极11并且在火焰进一步消失之后才中断氢气供应。

在一种可选的扩展方案中，鼓风机3能够在其吸取侧处与喷射器连接，该喷射器的推进接口与燃烧空气供应部31连接，并且该喷射器的吸取接口与废气供应部连接，该废气供应部由排气管路馈送，该排气管路在排气侧与辐射管4连接。通过鼓风机3所吸入的燃烧空气这里用作推进介质，通过该推进介质引起对废气的吸入。在压力侧由此通过鼓风机3来向气体喷嘴21供应废气-燃烧空气-混合物，该废气-燃烧空气-混合物环绕冲扫气体喷嘴21。废气-燃烧空气-混合物具有降低的氧气含量，由此引起具有降低的温度的火焰。由于氢气的高易反应性，即使废气-燃烧空气-混合物中的低的氧气含量也足以进行点火，由此产生延伸通过辐射管4的火焰15。通过布置在排气管路中或喷射器中的调整装置、例如调整面板或调节阀能够对废气体积流量与燃烧空气体积流量的混合比例进行设定。

在实施例中，UV传感器5设立用于借助于UV共振吸收光谱学来进行NOX测量并且与控制及调节模块33连接。控制及调节模块33在此如此编程，使得将由UV传感器5所提供的NOX实际值与所存储的目标值进行比较，并且基于这两个值的差值通过改变氢气体积流量和/或燃烧空气体积流量来调节火焰特性。为此，控制及调节模块33与调节装置32连接，通过该调节装置能够设定氢气体积流量和燃烧空气体积流量。如果鼓风机3设有前面所描述的喷射器，则所述编程能够附加地通过调整废气流与燃烧空气流的比例来调节火焰特性。为此，调整装置与控制及调节模块33连接。调节装置32和控制及调节模块33在图中仅示意性地表明并且通过虚线来与作用部位连接。

如果鼓风机3根据按照图2的实施例在吸取侧与喷射器连接，通过该喷射器来将废气流混入燃烧空气流，则喷射器或对该喷射器在吸取侧进行馈送的废气供应管路能够设有调整装置，通过该调整装置能够对废气流与燃烧空气流的混合比例进行设定。如果UV传感器设立用于UV共振吸收光谱学，则能够基于由UV传感器所检测到的NOX含量来调节火焰温度。为此，传感器以适宜的方式与调节模块连接，该调节模块的目标参量是预先给定的目标NOX值，其中，实际NOX值由UV传感器来提供。基于目标值与实际值之间的差值能够通过操控调整装置来调整废气流与燃烧空气流的混合比例，由此引起火焰6的温度的变化，这又引起NOX实际值的变化。

在按照图2的实施例中，红外辐射器构造为亮辐射器并且包括燃烧器6，该燃烧器与氢气供应部7和鼓风机8连接。布置有包围燃烧器6的反射器9。

燃烧器6包括燃料混合室61，该燃料混合室由陶瓷辐射板62界定。陶瓷辐射板62以已知的方法和方式设有在整个面上延伸的孔样式，该孔样式由柱状的火焰贯穿通道形成，该火焰贯穿通道在辐射板62的向外指向的侧部处锥状地展宽地构造。与辐射板62对置地正交于该辐射板布置有氢气供应部7，该氢气供应部通入燃料混合室61中。压力管路81与氢气供应部7成直角地通入燃料混合室61中，该燃料混合室与鼓风机8连接。

鼓风机8在吸取侧与燃烧空气供应部82连接，其中，在压力管路81中在反射器4内置入有喷射器83，通过该喷射器形成沿径向围拢压力管路81的吸取间隙84。压力管路81与喷射器83联接的区段构成燃烧空气混合室86。借助鼓风机8通过燃烧空气供应部82所吸入的燃烧空气流这里用作推进介质，借助该推进介质引起了通过吸取间隙84来吸入处在反射器9内的废气垫851的一部分。其余的废气流85从反射器9流动到周围空气中。通过存在于喷射器83中的调整装置能够设定吸取间隙84的宽度，由此又能够对废气流85在废气-燃烧空气流-混合物中的含量和因此其氧气含量进行设定。

从压力管路81的燃烧空气混合室86逸出的废气-燃烧空气-混合物在燃料混合室61中与通过氢气供应部7所引入的氢气流混合，并且又在通过辐射板62逸出之后被在燃烧器6处在外部布置在辐射板62前方的点火电极63点燃。

在反射器9中引入传感器接纳部91，该传感器接纳部具有窗口92。UV传感器5引入到传感器接纳部中，该UV传感器通过电线51来与用于中断氢气供应的调节装置32连接。UV传感器5在实施例中以相对于辐射板62成45°的角度对准。如果通过UV传感器5没有检测到火焰，则通过调节装置32、当前调节阀来中断氢气供应。调节装置32或者与该调节装置连接的控制及调节模块33这里也能够附加地与点火电极63连接并且如此设立，使得在没有检测到火焰的情况下首先激活点火电极63并且在火焰进一步消失之后才中断氢气供应。

在该实施例中也能够使用UV传感器5，该UV传感器设立用于借助于UV共振吸收光谱学来进行NOX测量并且与控制及调节模块连接，该控制及调节模块与用于中断氢气流和/或燃烧空气流的调节装置32连接，其中，控制及调节模块33根据前述关于暗辐射器的实施方案来编程。附加地，所述编程能够通过借助喷射器83的调整装置来调整废气流与燃烧空气流的比例而调节火焰特性。为此，调整装置与控制及调节模块33连接。

Claims (15)

1.红外辐射器、尤其暗辐射器或亮辐射器，其具有燃烧器和鼓风机，其中，所述燃烧器与燃料气体供应部连接，其中，所述鼓风机设立用于向所述燃烧器供应燃烧空气，其特征在于，所述燃料气体供应部与作为燃料气体源的氢气源连接，其中，布置有UV传感器，该UV传感器设立用于，对通过所述燃烧器所产生的火焰的至少一个参数进行检测。

2.根据权利要求1所述的红外辐射器，其特征在于，所述红外辐射器是暗辐射器，该暗辐射器包括辐射管，所述燃烧器布置在该辐射管中，其中，所述UV传感器对准所述火焰的底部。

3.根据权利要求2所述的红外辐射器，其特征在于，所述辐射管设有观察窗，其中，所述UV传感器从所述辐射管的外部通过所述观察窗对准所述火焰的底部。

4.根据权利要求2或3所述的红外辐射器，其特征在于，所述辐射管与废气排出管路连接，其中，以沿火焰方向联接在所述燃烧器前方的方式布置有燃烧空气混合室，该燃烧空气混合室与燃烧空气源和所述废气排出管路连接。

5.根据权利要求4所述的红外辐射器，其特征在于，所述鼓风机以沿火焰方向联接在所述燃烧器前方的方式布置，并且所述燃烧空气混合室布置在所述鼓风机内。

6.根据权利要求4或5所述的红外辐射器，其特征在于，在所述排出管路处布置有调整装置，通过该调整装置能够对所述废气排出管路的废气体积流量与所述燃烧空气源的燃烧空气体积流量的比例进行设定。

7.根据权利要求1所述的红外辐射器，其特征在于，所述红外辐射器是亮辐射器，该亮辐射器具有用作辐射面的、设有火焰贯穿通道的辐射板，其中，所述燃烧器设立用于引起所述辐射板的面状的发光，并且其中，所述UV传感器以与所述辐射板围成钝角的方式对准该辐射板。

8.根据权利要求7所述的红外辐射器，其特征在于，布置有至少局部地围住所述辐射板的反射器，该反射器设有观察窗，其中，所述光学传感器从所述反射器的外部通过所述观察窗对准所述辐射板。

9.根据权利要求8所述的红外辐射器，其特征在于，所述反射器围住所述辐射板的辐射面并且界定了废气室，其中，以联接在所述燃烧器前方的方式布置有燃烧空气混合室，该燃烧空气混合室与所述燃烧空气源和所述废气室连接。

10.根据权利要求9所述的红外辐射器，其特征在于，所述废气室与所述燃烧空气混合室通过喷射器连接，其中，所述喷射器的推进介质是通过所述鼓风机所引入的燃烧空气，并且吸入到所述燃烧空气混合室中的介质是处在所述废气室中的废气。

11.根据权利要求10所述的红外辐射器，其特征在于，布置有调整装置，通过该调整装置能够对所述燃烧空气体积流量与所述喷射器的所吸入的废气体积流量的比例进行设定。

12.根据前面所提到的权利要求中任一项所述的红外辐射器，其特征在于，所述UV传感器与和所述燃料气体供应部连接的调节装置连接，该调节装置用于中断和/或用于设定所述氢气供应。

13.根据前面所提到的权利要求中任一项所述的红外辐射器，其特征在于，所述UV传感器设立用于尤其借助于UV共振吸收光谱学来进行NOX测量。

14.根据前面所提到的权利要求中任一项所述的红外辐射器，其特征在于，所述调节装置和/或所述调整装置与控制及调节模块连接，该控制及调节模块编程用于，通过对由所述UV传感器所传送的实际参数与所存储的目标参数进行比较，通过改变氢气体积流量和/或所述燃烧空气体积流量和/或废气流与燃烧空气流的比例来调节火焰特性。

15.根据权利要求14所述的红外辐射器，其特征在于，所述实际参数是由所述UV传感器所检测到的NOX值，其中，所述控制及调节模块编程用于，基于实际值与所存储的目标值的差值，通过改变氢气流和/或燃烧空气流和/或废气流与燃烧空气流的比例来调节火焰温度。