DE19617117A1

DE19617117A1 - Heater with burner in double-walled shaft with catalytic converter and heat exchanger

Info

Publication number: DE19617117A1
Application number: DE1996117117
Authority: DE
Inventors: Ralph Hobmeyr
Original assignee: Joh Vaillant GmbH and Co
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 1995-04-26
Filing date: 1996-04-19
Publication date: 1996-10-31

Abstract

Burner (3) of a heater (1) is located in a double-shell shaft (2) with a heat exchanger (10) in the combustion gas stream. A catalytic converter (7) is positioned by means of thermal insulation between the burner and the heat exchanger, the insulation comprising steel or mineral wool surrounding the converter on all sides. Insulation and converter are supported by a mounting (9) with formation of a gap between the insulation and the shaft. A controller for flow of a heat-absorbing medium through the double shell of the shaft regulates the operating temp. of the converter.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizeinrichtung mit einem in einem Schacht angeordne ten Brenner gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a heating device with one arranged in a shaft th burner according to the preamble of claim 1.

Bei der Verbrennung entstehen unerwünschte giftige Abgase. Um den Ausstoß an Schad stoffen zu reduzieren, werden verschiedene Einstellorgane mit sehr hoher Präzision herge stellt, um eine möglichst exakte Einstellung des Brenngasgemisches zu ermöglichen. Dies ist jedoch mit einem entsprechend hohen Aufwand verbunden. Außerdem stellen solche präzise Einstellorgane auch im Hinblick auf die Wartung hohe Anforderungen.The combustion produces undesirable toxic exhaust gases. To the emission of harm to reduce substances, various adjustment elements are manufactured with very high precision provides to enable the most accurate setting of the fuel gas mixture. This is associated with a correspondingly high effort. In addition, such precise setting elements, also with regard to maintenance, high demands.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Heizeinrichtung der ein gangs erwähnten Art vorzuschlagen, die sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet und bei der der Schadstoffausstoß auf ein Minimum reduziert ist.The aim of the invention is to avoid these disadvantages and a heating device propose the type mentioned above, which is characterized by a simple structure and in which pollutant emissions are reduced to a minimum.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer Heizeinrichtung der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.According to the invention, this is achieved in the case of a heating device of the type mentioned at the beginning characteristic features of claim 1 achieved.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist sichergestellt, daß die im Abgas anfallenden Schadstoffe, wie CO, HC und NO_x katalytisch umgesetzt und in für Mensch und Umwelt unschädliches N₂, CO₂ und H₂O umgewandelt werden.The proposed measures ensure that the pollutants accumulating in the exhaust gas, such as CO, HC and NO _{x are converted} catalytically and converted into N₂, CO₂ and H₂O which are harmless to humans and the environment.

Durch die Merkmale des Anspruches 2 werden eine sehr große Oberfläche des Katalysa tors und dadurch eine entsprechende Umsetzung der Schadstoffe sichergestellt. Due to the features of claim 2, a very large surface of the catalytic converter tors and a corresponding implementation of the pollutants ensured.

Durch die Merkmale des Anspruches 3 ergibt sich der Vorteil einer besonders großen Oberfläche des Katalysators bei geringem Einsatz an Edelmetallen. Unter dem Begriff "wash coat" versteht man üblicherweise eine bestimmte Struktur und Beschichtung einer Oberfläche. Dabei ist ein Keramik-Monolith speziell beschichtet, so daß eine sehr rauhe und unregelmäßige Oberfläche entsteht. Dabei ist eine große Oberfläche für eine Reaktion des Katalysators mit den Brenngasen sehr wichtig. Die Beschichtung wird dabei mit kleinen Anteilen von Edelmetallen versetzt oder bedampft.The features of claim 3 result in the advantage of a particularly large one Surface of the catalyst with little use of precious metals. Under the term "Wash coat" usually means a certain structure and coating of a Surface. A ceramic monolith is specially coated so that a very rough and irregular surface arises. There is a large surface area for a reaction of the Catalyst with the fuel gases very important. The coating is small Proportions of precious metals added or steamed.

Durch die Merkmale des Anspruches 4 ergibt sich der Vorteil, daß die Brennbedingungen genau gesteuert werden können.The features of claim 4 have the advantage that the firing conditions can be controlled precisely.

Durch die Merkmale des Anspruches 5 ergibt sich der Vorteil, daß nur ein geringer Wär mestrom vom Katalysator zum Schacht hin abfließen kann.The features of claim 5 have the advantage that only a small amount of heat mestrom can flow from the catalyst to the shaft.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing.

Dabei zeigen:Show:

Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung und Fig. 1 shows schematically a heating device according to the invention and

Fig. 2 ein Blockschema eines erfindungsgemäßen Verbrennungsablaufes in einer Heizein richtung. Fig. 2 is a block diagram of a combustion process according to the invention in a Heizein direction.

Gleiche Bezugszeichen bedeuten in beiden Figuren gleiche Einzelheiten.The same reference symbols in both figures mean the same details.

Eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung 1 weist einen doppelwandigen Schacht 2 auf, an dessen unterem Bereich 14 ein Brenner 3, vorzugsweise ein Keramikbrenner, angeordnet ist. Dieser Brenner 3 ist über einen Ventilator 4 und eine an eine Gasleitung 6 angeschlos sene Gasarmatur 5 mit einem Gas-Luft-Gemisch versorgt, wobei unterhalb des Brenners 3 ein Mischraum 13 angeordnet ist, in dem ein Brenngas mit der vom Ventilator 4 geförderten Luft vermischt wird.A heating device 1 according to the invention has a double-walled shaft 2 , on the lower region 14 of which a burner 3 , preferably a ceramic burner, is arranged. This burner 3 is supplied with a gas-air mixture via a fan 4 and a gas fitting 5 connected to a gas line 6 , a mixing chamber 13 being arranged below the burner 3 , in which a fuel gas mixes with the air conveyed by the fan 4 becomes.

Im oberen Bereich 15 des Schachtes 2 ist ein Katalysator 7 angeordnet. Dieser ist gegen den Schacht 2 durch eine allseitige Wärmeisolierung 8 isoliert, um einen Wärmeabfluß in den Schacht 2 zu weitgehend zu vermeiden. Dabei erstreckt sich der Katalysator 7 über den gesamten Querschnitt des Schachtes 2, wobei im Inneren des Schachtes 2 eine Halte rung 9 zur Aufnahme der Wärmeisolierung 8 und des Katalysators 7 angeordnet ist.A catalyst 7 is arranged in the upper region 15 of the shaft 2 . This is insulated from the shaft 2 by all-round thermal insulation 8 in order to largely avoid heat flow into the shaft 2 . The catalyst 7 extends over the entire cross section of the shaft 2 , wherein a holding tion 9 for receiving the heat insulation 8 and the catalyst 7 is arranged in the interior of the shaft 2 .

Dieser Katalysator 7 besteht aus einem Träger, z. B. einem Keramikgitter, einer feinma schigen Stahlwolle, mehreren Lagen Metallvlies, oder fein gewellten dünnen Metallfolien, der mit Edelmetallen wie Platin, Rhodium oder Palladium bedampft ist.This catalyst 7 consists of a carrier, for. B. a ceramic grid, a fine-grained steel wool, several layers of metal fleece, or finely corrugated thin metal foils, which is vapor-coated with precious metals such as platinum, rhodium or palladium.

Im obersten Bereich 16 des Schachtes 2 ist über dem Katalysator 7 ein Lamellenwärmetau scher 10 angeordnet, über dem ein Abgassammler 11 angeordnet ist, der an ein Abgasrohr 12 angeschlossen ist.In the uppermost area 16 of the shaft 2 , a lamella heat exchanger 10 is arranged above the catalyst 7 , above which an exhaust manifold 11 is arranged, which is connected to an exhaust pipe 12 .

Fig. 2 zeigt schematisch den Betriebsablauf des Verbrennungsverfahrens der erfindungs gemäßen Heizeinrichtung 1. Dabei wird Luft über den Ventilator 4 in die Mischkammer 13 eingeblasen. Gleichzeitig gelangt Brenngas in die Mischkammer 13. Dieses Brenngemisch gelangt zum Brenner 3, wo es verbrannt wird. Die dabei entstehenden Brenngase gelangen zum Katalysator 7, in dem katalytisch CO, HC und NO_x in unschädliches N₂, CO₂ und H₂O umgesetzt werden, wobei die Temperatur der Brenngase an den verwendeten Katalysator 7 angepaßt werden muß. Eine solche Steuerung der Temperatur der auf den Katalysator 7 auftreffenden Brenngase oder teiloxidierte Gase kann durch Regelung einer Durchströ mung des den Schacht 2 umschließenden Doppelmantel mit einem wärmeaufnehmenden Medium erfolgen. Fig. 2 shows schematically the operation of the combustion process of the heating device 1 according to the Invention. Air is blown into the mixing chamber 13 via the fan 4 . At the same time, fuel gas enters the mixing chamber 13 . This fuel mixture reaches burner 3 , where it is burned. The resulting fuel gases go to the catalyst 7 , in which catalytic CO, HC and NO _{x are converted} into harmless N₂, CO₂ and H₂O, the temperature of the fuel gases having to be adapted to the catalyst 7 used. Such control of the temperature of the fuel gases or partially oxidized gases impinging on the catalytic converter 7 can be carried out by regulating a throughflow of the double jacket enclosing the shaft 2 with a heat-absorbing medium.

Stromab des Katalysators 7 durchströmen die so entgifteten Brenngase den Lamellenwär metauscher 10, geben an diesen ihre Wärme weitgehend ab und erwärmen das den La mellenwärmetauscher 10 durchströmende Medium. Über den Abgassammler 11 und das Abgasrohr 12 strömen die weitgehend abgekühlten Brenngase ab.Downstream of the catalyst 7 , the fuel gases thus detoxified flow through the lamellar heat exchanger 10 , largely give off their heat to them and heat the medium flowing through the lamellar heat exchanger 10 . The largely cooled fuel gases flow out via the exhaust manifold 11 and the exhaust pipe 12 .

Als Variante kann statt des Luft zum Brenner 3, bzw. in die Mischkammer 13, fördernden Ventilators 4 ein Abgasventilator im Bereich des Abgasrohres 12 angeordnet sein.As a variant, an exhaust gas fan can be arranged in the region of the exhaust pipe 12 instead of the fan 4 conveying air to the burner 3 or to the mixing chamber 13 .

Nach einer weiteren Variante kann der Brenner 3 auch oben und der Wärmetauscher 10 unter dem Katalysator 7 angeordnet sein.According to a further variant, the burner 3 can also be arranged at the top and the heat exchanger 10 below the catalyst 7 .

Claims

Heating device ( 1 ) with a burner ( 3 ) arranged in a shaft ( 2 ) and a heat exchanger ( 10 ) arranged in the fuel gas flow of the burner ( 3 ), the shaft ( 2 ) being designed as a double jacket and being hydraulically connected to the heat exchanger and wherein a catalytic converter ( 7 ) is arranged between the burner ( 3 ) and the heat exchanger ( 10 ) via a thermal insulation ( 8 ) connected to the shaft ( 2 ), characterized in that the thermal insulation ( 8 ) of the catalytic converter ( 7 ) Steel or rock wool exists, which surrounds the catalyst ( 7 ) towards the shaft ( 2 ) on all sides, with a holder ( 9 ) connected to the shaft ( 2 ) providing the heat insulation ( 8 ) together with the catalyst ( 7 ) Formation of a gap between the insulation ( 8 ) and the shaft ( 2 ) and that a flow control of the double jacket of the shaft ( 2 ) is provided for adjusting the working temperature of the catalyst ( 7 ).