Die Erfindung betrifft einen katalytischen Brenner nach dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.The invention relates to a catalytic burner according to the preamble
of claim 1.
Katalytische Brenner dienen der flammenlosen Umsetzung eines Brenngas-
Luft-Gemisches bei relativ niedrigen Temperaturen. Dabei wird das Ge
misch an einer katalytisch beschichteten Wärmetauscherfläche vorbeigelei
tet, die zunächst durch einen Startbrenner mit offener Flamme auf die be
nötigte Starttemperatur von etwa 350°C gebracht wurde. Ab dem Starten
erfolgt dann nur noch die flammenlose Umsetzung mit äußerst umwelt
freundlichen Emissionswerten.Catalytic burners are used for the flameless conversion of a fuel gas
Air mixture at relatively low temperatures. The Ge
mix past a catalytically coated heat exchanger surface
tet, which is first by a start burner with an open flame on the be
required starting temperature of about 350 ° C was brought. From the start
Then there is only the flameless implementation with extremely environmental
friendly emission values.
Bei Untersuchungen wurde festgelegt, daß über die Länge der Wärmetau
scherfläche eine ungleichmäßige Temperaturverteilung auftreten kann. Je
nach dem Gemischpotential kann es zu lokalen Überhitzungen kommen.
Das ist speziell im Anströmbereich der Wärmetauscherfläche der Fall, wäh
rend der Endbereich ein relativ niedriges Temperaturniveau aufweisen
kann. Eine solche ungleichmäßige Temperaturverteilung wirkt sich auf die
Qualität der Umsetzung des Brenngas-Luft-Gemisches und insbesondere
auf die Lebensdauer der kompletten Katalysatorstufe negativ aus.
During investigations it was determined that the length of the heat rope
an uneven temperature distribution can occur. Each
Depending on the mixture potential, local overheating can occur.
This is especially the case in the inflow area of the heat exchanger surface
rend the end region have a relatively low temperature level
can. Such an uneven temperature distribution affects the
Quality of implementation of the fuel gas-air mixture and in particular
negatively affects the life of the entire catalyst stage.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, über die ganze Wärmetauscher
fläche eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung zu erzielen.The invention has for its object over the entire heat exchanger
to achieve the most uniform possible temperature distribution.
Der katalytische Brenner nach der Erfindung besitzt die im Patentanspruch
1 genannten Merkmale.The catalytic burner according to the invention has the in claim
1 mentioned features.
Über die Aufgliederung der Wärmetauscherfläche in beschichtete, aktive
Zonen und nicht beschichtete, inaktive Zonen wird die katalytische Umset
zung des Brenngas-Luft-Gemisches in gewünschter Weise eingestellt. Dabei
nehmen die gekühlten, inaktiven Zonen die abgestrahlte Wärme auf und
leiten sie an das Kühlmedium auf der Gegenseite der Wärmetauscherflä
che, beispielsweise an Heizwasser, weiter. Der Strahlungswärmeaustausch
kann über die Emissionskoeffizienten beeinflußt werden. Es stellt sich in
der Ebene der Wärmetauscherfläche ein Gleichgewicht zwischen der durch
die Katalyse in den beschichteten Zonen freigesetzte Energie und der abge
führten Strahlungswärme ein, wobei die abführbare Strahlungswärme
durch den bereits realisierten Emissionskoeffizienten von nahezu 1
begrenzt ist.The catalytic conversion of the fuel gas-air mixture is set in the desired manner by dividing the heat exchanger surface into coated, active zones and non-coated, inactive zones. The cooled, inactive zones absorb the radiated heat and transfer it to the cooling medium on the opposite side of the heat exchanger surface, for example heating water. The radiant heat exchange can be influenced via the emission coefficients. At the level of the heat exchanger surface there is a balance between the energy released by the catalysis in the coated zones and the radiated heat dissipated, the radiant heat that can be dissipated being limited by the already realized emission coefficient of almost 1 .
Durch eine gezielte Auswahl des Verhältnisses der inaktiven, abstrahlen
den Flächen zu aktiven, katalytisch wirkenden Flächen wird das ange
strebte Ziel einer gleichmäßigen Temperaturverteilung erzielt. Besonders
geeignet hierfür ist die Anordnung vieler kleiner inaktiver Flächen. Da das
Brenngas-Luft-Gemisch im Anströmbereich der Wärmetauscherfläche, d. h.
am Eintritt in das Katalysator-Rohr, das größte Energiepotential aufweist,
entstehen hier erfahrungsgemäß Temperaturspitzen. Somit empfiehlt es
sich, die inaktiven Zonen hier anzuordnen, um hier die katalytische Um
setzung zu unterbinden und nur eine Abführung der Strahlungswärme zu
erzielen. Grundsätzlich können diese Zonen jedoch überall dort liegen, wo
die Gefahr einer überhöhten Temperaturbildung besteht.Through a targeted selection of the ratio of the inactive, blast
the surfaces become active, catalytically active surfaces
aspired to achieve an even temperature distribution. Especially
The arrangement of many small inactive areas is suitable for this. Since that
Fuel gas-air mixture in the inflow area of the heat exchanger surface, d. H.
at the entrance to the catalyst tube, which has the greatest energy potential,
Experience has shown that temperature peaks occur here. So it recommends
themselves to arrange the inactive zones here to order the catalytic Um
prevent settlement and only dissipate the radiant heat
achieve. In principle, however, these zones can be anywhere where
there is a risk of excessive temperature formation.
Die inaktiven Zonen können vom Anströmende der Wärmetauscherfläche
ausgehend kontinuierlich abnehmen, um eine genaue Anpassung an die
Verhältnisse zu erzielen. Sie können auch in die aktiven Zonen eingebettet
oder streifenförmig gestaltet sein. Die empfehlenswerte Lage, Größe und
Ausbildung kann durch praktische Versuchsreihen ermittelt werden.The inactive zones can be from the inflow end of the heat exchanger surface
continuously decreasing starting to an exact adjustment to the
To achieve ratios. They can also be embedded in the active zones
or be designed in strips. The recommended location, size and
Training can be determined through practical test series.
Die Zeichnung stellt in den Fig. 1 + 2 die Draufsicht auf zwei Wärmetau
scherflächen dar.The drawing shows the plan view of two Wärmetau shear surfaces in Figs. 1 + 2.
Die Wärmetauscherfläche ist aufgegliedert in katalytisch beschichtete, ak
tive Zonen 1 und in nicht beschichtete, inaktive Zonen 2. Letztere liegen
vorzugsweise im Anströmbereich, in dem bei unverzüglich eintretender,
katalytischer Umsetzung sonst zu hohe Temperaturen auftreten würden.
Sie dienen nicht der Umsetzung des Brenngas-Luft-Gemisches, sondern
nur der Abfuhr der Strahlungswärme an das Kühlmedium auf der Gegen
seite der Wärmetauscherfläche.The heat exchanger surface is divided into catalytically coated, active zones 1 and non-coated, inactive zones 2 . The latter are preferably located in the inflow area, in which, if the catalytic reaction occurs immediately, excessive temperatures would otherwise occur. They are not used to convert the fuel gas-air mixture, but only to dissipate the radiant heat to the cooling medium on the opposite side of the heat exchanger surface.