DE19718898C1 - Gasbrenner mit einem porösen Brennkörper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner mit einem porösen Brennkörper, dem ein Brenngas zuleitbar ist; das innerhalb des Brennkörpers gezündet und verbrannt wird.

Ein solcher Gasbrenner ist aus der DE 43 22 109 A1 bekannt. Hierbei ist ein Aufnahmegehäuse verwendet, in das mehrere übereinanderliegende Schichten von Festkörperteilen eingebracht sind, die den Brennkörper bilden. Die Festkörperteile bilden innerhalb einer jeden Schicht Poren. Da nun die Festkörperteile der einzelnen Schichten unterschiedlich groß sind, entstehen auch verschiedene Porengeometrien. Dabei ist die Porengeometrie im Bereich des Ein­ tritts des Brenngases in den Brennkörper so beschaffen, daß hier eine Entzündung des Brenngases nicht erfolgen kann. Eine Entzündung erfolgt in einer der nach­ geordneten Schichten, innerhalb derer sich dann eine Flammenfront stabilisiert. Diese breitet sich aber nicht vollständig über die gesamte, quer zur Strömungs­ richtung verlaufende Breite der Schicht aus. Im Übergangsbereich zwischen dem Brennkörper und dem Aufnahmegehäuse entsteht eine Zone unvollständiger Ver­ brennung. Die Verbrennungsabgase sind dementsprechend hoch mit Brenn­ rückständen beladen, die die Abgasbilanz beeinträchtigen.

Aus der DE 93 05 981 U1 ist eine Gasbrenneranordnung mit zwei Paaren von Brennerstäben bekannt. Hierbei ist zwischen den Paaren eine zusätzliche Brennvorrichtung angeordnet, die als Überzündbrenner während des gesamten Betriebes der Anordnung brennt und mit den Brennstäben aus einer gemeinsamen Brenngaszuleitung gespeist wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Gasbrenner der eingangs erwähnten Art bereitzustellen, der sich durch geringe Schadstoffemission auszeichnet.

Diese Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß im Bereich der zur Strömungsrichtung des zuströmenden Brenngases quer versetzt verlaufenden Seiten des Brennkörpers Brennvorrichtungen angeordnet sind, die Flammen bilden.

Mit den zusätzlichen Brennvorrichtungen können die seitlich aus dem Brennkörper austretenden Verbrennungsprodukte nachverbrannt werden. Damit fassen sich die Schadstoffe, die die Abgasbilanz beeinträchtigen, erheblich reduzieren. Zudem ist bei einem solchen Gasbrenner die Energieausbeute erhöht, da das eingesetzte Brenngas nahezu vollständig verbrannt wird.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Brennvorrichtungen, die über den gesamten Umfang des Brennkörpers herum angeordnet sind. Damit werden alle, aus dem Brennkörper seitlich austretenden Brennrückstände vollständig nachverbrannt. So kann kein teilverbrannter Brenn­ rückstand in das Abgas gelangen.

Die Brennvorrichtungen werden bevorzugt mit dem gleichen Brenngas versorgt, das auch dem Brennkörper zugeführt ist.

Eine denkbare Erfindungsvariante ist dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Brennkörper auf einen Zuströmkörper aufgesetzt ist, der über Zuströmkanäle dem Brennkörper Brenngas zuleitet und der quer zur Strömungsrichtung versetzt neben dem Brennkörper Zusatzkanäle als Brennvorrichtungen aufweist. Die Zusatzkanäle haben dabei eine Ausrichtung und Dimensionierung, die auf die Abmessungen des Brennkörpers abgestimmt ist.

Eine mögliche Erfindungsvariante sieht vor, daß die von den Brennvorrichtungen erzeugten Flammen, in Strömungsrichtung des Brenngases gesehen, sich über die gesamte Höhe des Brennkörpers erstrecken. Die Flammen decken damit die Seite des Brennkörpers vollständig über deren Gesamthöhe ab.

Denkbar ist auch, daß die von den Brennvorrichtungen erzeugten Flammen mit ihrem Flammenende gegen den in Strömungsrichtung des Brenngases gesehenen Endbereich der Seite des Brennkörpers gerichtet sind. Die aus der Seite des Brennkörpers austretenden, warmen Abgase steigen entgegen der Schwerkraft entlang der Seite des Brennkörpers auf. Sie werden dabei den Flammen zugeführt, und hier verbrannt.

Denkbar ist auch, daß quer zur Strömungsrichtung des Brenngases eine Wand den Brennkörper umgibt, und daß die Wand die Brennvorrichtungen aufweist, an denen sich in Strömungsrichtung hinter dem Brennkörper die Flammen bilden, die den zwischen der Wand und dem Brennkörper gebildeten Bereich überragen. Die Wand bildet zusammen mit der Seite des Brennkörpers eine Art Abgaskanal, der die teilverbrannten Abgase den Flammen zuleitet.

Ein Verfahren zum Betreiben des Gasbrenners ist im Anspruch 8 beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von den in den Zeichnungen darge­ stellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Schnitt eine schematische Darstellung eines Gasbrenners mit einem Brennkörper, der auf einen ebenen Zuströmkörper aufgesetzt ist,

Fig. 2 den Gasbrenner gemäß Fig. 1 mit einem veränderten Zuström­ körper und

Fig. 3 den Gasbrenner gemäß Fig. 1 mit einem weiteren, veränderten Zuströmkörper.

In Fig. 1 ist schematisch ein Gasbrenner mit einer Brennkammer 11 dargestellt. Die Brennkammer 11 weist in ihrem Boden 13 eine Brenngaszuleitung 14 auf, über die ein Brenngas eingeleitet werden kann. Das Brenngas ist im vorliegenden Beispiel in einer vorgeschalteten Mischkammer aus Gas und Luft gemischt worden.

Nach oben hin ist die Brennkammer 11 offen, so daß sich ein Abgasauslaß 12 bildet. In die Brennkammer 11 ist ein Zuströmkörper 15 eingesetzt. Der Zuström­ körper 15 ist als ebene Platte ausgebildet, die vertikal verlaufende Zuströmkanäle 16 aufweist. Auf den Zuströmkörper 15 ist im Bereich der Zuströmkanäle 16 ein Brennkörper 10 aufgesetzt. Der Brennkörper 10 weist in seinem Inneren eine poröse Struktur auf. In den Zuströmkörper 15 sind Zusatzkanäle 17 eingearbeitet, die quer zur Zuströmrichtung des Brenngases versetzt neben dem Brennkörper 10 angeordnet sind. Diese Zusatzkanäle 17 schaffen eine Verbindung zwischen der Brenngasseite und der Brennkammer 11.

Über die Brenngaszuleitung 14 wird dem Zuströmkörper 15 das Brenngas zuge­ leitet. Es durchströmt die Zuströmkanäle 16 und tritt in den Brennkörper 10 ein. Hier entzündet es sich. Dabei bildet sich eine Flammenfront, die sich quer zur Zuströmrichtung ausbreitet. In dem seitlichen Wandbereich des Brennkörpers 10 findet eine nur unvollständige Verbrennung statt, die dabei gebildeten Brenn­ rückstände treten aus der porösen Struktur seitlich aus. An den Zusatzkanälen 17 sind Flammen 18 entzündet, die sich über die gesamte Höhe des Brennkörpers 10 erstrecken. Die Zusatzkanäle 17 mit den Flammen 18 bilden Brennvorrichtungen 19, mit denen die entstandenen Brennrückstände nachverbrannt werden können.

Die Fig. 2 zeigt den Gasbrenner nach der Fig. 1 mit einem veränderten Zu­ strömkörper 15. Dieser Zuströmkörper 15 besitzt ein ebenes Auflageteil, auf den der Brennkörper 10 aufgelegt ist. Seitlich ist das Auflageteil mit Abwinklungen 15.1 versehen, die in Zuströmrichtung des Brenngases abgewinkelt sind. Die Ab­ winklungen 15.1 nehmen die Zusatzkanäle 17 auf. Die an den Zusatzkanälen 17 entzündeten Flammen 18 sind gegen den oberen Endbereich des Brennkörpers 10 gerichtet. Damit schließen die Flammen 18 und die Seiten des Brennkörpers 10 eine Kammer ein, in der die aus dem Brennkörper 10 austretenden Brennrück­ stände gesammelt und nachverbrannt werden.

Eine weitere Variante ist in der Fig. 3 dargestellt. Hierbei ist der Brennkörper 10 von einer umlaufenden Wand 15.3 umgeben, die einstückig mit dem Zuström­ körper 15 verbunden ist. Die Wand 15.3 überragt dabei den Brennkörper 10. In, dem überragenden Bereich ist die Wand 15.3 mit den Zusatzkanälen 17 versehen. Die an den Zusatzkanälen 17 entzündeten Flammen 18 überbrücken den Zwischenraum, der sich zwischen der Wand 15.3 und dem Brennkörper 10 bildet. Dieser Zwischenbereich bildet einen Abgaskanal, der die unverbrannten Brenn­ rückstände den Flammen 18 zielgerichtet zuführt. Von der Wand 15.3 ist eine horizontale Schottwand 15.2 abgewinkelt und an die Wandung der Brennkammer 11 angeschlossen.

Wie den einzelnen Zeichnungen entnommen werden kann, ist stets darauf geachtet worden, daß der Brennkörper 10 seitlich freisteht und nicht von einer Wandung eingefaßt ist. Hierdurch können Druckschwankungen in dem zuge­ führten Brenngas ausgeglichen werden. Die eigentliche Brennzone, die durch die Flammenfront präsentiert wird, kann sich daher im Brennkörper stabilisieren, so daß ein geräuscharmer Betrieb des Gasbrenners möglich ist.

Claims (8)

1. Gasbrenner mit einem porösen Brennkörper, dem ein Brenngas zuleitbar ist, das innerhalb des Brennkörpers gezündet und verbrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der zur Strömungsrichtung des zuströmenden Brenngases quer versetzt verlaufenden Seiten des Brennkörpers (10) Brennvorrichtungen (19) angeordnet sind, die Flammen (18) bilden.

2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennvorrichtungen (19) über den gesamten Umfang des Brenn­ körpers (10) herum angeordnet sind.

3. Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Brennkörper (10) und den Brennvorrichtungen (19) Brenngas über eine gemeinsame Brenngaszuleitung (14) zuleitbar ist.

4. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Brennkörper (10) auf einen Zuströmkörper (15) aufgesetzt ist, der über Zuströmkanäle (16) dem Brennkörper (10) Brenngas zuleitet und der quer zur Strömungsrichtung des Brenngases versetzt neben dem Brennkörper (10) Zusatzkanäle (17) als Brennvorrichtungen (19) aufweist.

5. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Brennvorrichtungen (19) erzeugten Flammen (18), in Strömungsrichtung des Brenngases gesehen, sich über die gesamte Höhe des Brennkörpers (10) erstrecken.

6. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Brennvorrichtungen (19) erzeugten Flammen (18) mit ihrem Flammenende gegen den, in Strömungsrichtung des Brenngases gesehen, Endbereich der Seite des Brennkörpers (10) gerichtet sind.

7. Gasbrenner nach einem Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß quer zur Strömungsrichtung des Brenngases eine Wand (15.3) den Brennkörper (10) umgibt, und
daß die Wand (15.3) die Brennvorrichtungen (19) aufweist, an denen sich in Strömungsrichtung hinter dem Brennkörper (10) die Flammen (18) bilden, die den zwischen der Wand (15.3) und dem Brennkörper (10) gebildeten Bereich überragen.

8. Verfahren zum Betreiben eines Gasbrenners nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß quer zur Strömungsrichtung, seitlich aus dem Brennkörper (10) austretende Brennrückstände zumindest teilweise mit den Brennvorrichtungen (19) nachverbrannt werden.